2.4 Расчёт диаграммы направленности

Для пирамидального рупора с оптимальной фазовой ошибкой в раскрыве рупора диаграмма направленности в плоскостях Е и Н по амплитуде может быть приближенно рассчитана по формулам [3]:

, (18)

. (19)

Расчёт и построение графиков ДН пирамидального рупора в Н и Е плоскостях по формулам (18) и (19), проведём в программе Mathcad 14 (расчет диаграммы направленности рупорной антенны в программе Mathcad 14 приведен в приложении А). Графики ДН пирамидального рупора в Н и Е плоскостях при = 37,5 мм показаны на рисунке 6 в декартовой системе координат и на рисунке 7 в полярной системе координат.

Рисунок 6 – График ДН рупора в Н и Е плоскостях декартовой системе коорднат при = 37,5 мм

Рисунок 7 – График ДН рупора в Н и Е плоскостях полярной системе координат при = 37,5 мм

Из графиков рисунка 6 и рисунка 7 видно, что ширина диаграммы направленности по амплитуде для Н и Е плоскостей по уровню 0,707 приближённо равна 66 градусов, что соответствует заданной допустимой ширине ДН по мощности в Н и Е плоскостях по уровню 0,5.

Также из графиков мы видим, что боковые лепестки отсутствуют, а значит и не превышают заданного уровня 20 дБ.

Выясним как изменится ДН в Н и Е плоскостях при = 30,9 мм. Расчёт и построение графиков ДН пирамидального рупорав Н и Е плоскостях по формула (18) и (19) при = 30,9 мм, проведём в программе Mathcad 14 (расчет диаграммы направленности рупорной антенны в программе Mathcad 14 приведен в приложении А). Графики ДН пирамидального рупора в Н и Е плоскостях при = 30,9 мм показаны на рисунке 8 в декартовой системе координат и на рисунке 9 в полярной системе координат.

Рисунок 8 – График ДН рупора в Н и Е плоскостях декартовой системе координат при =30,9 мм

Рисунок 9 – График ДН рупора в Н и Е плоскостях полярной системе координат при =30,9 мм

Из графиков рисунка 8 и рисунка 9 видно, что ширина диаграммы направленности по амплитуде при= 30,9 мм для Н и Е плоскостей по уровню 0,707 сузилась и приближённо стала равна 54 градуса.

Также из графиков мы видим, что при = 30,9 мм на ДН начинают обостряться боковые лепестки, но в общем можно считать, что они отсутствуют и не превышают заданного уровня 20 дБ.

2.5 Расчёт фазирующей секции

Для обеспечения круговой поляризации в рупорную антенну помещают фазирующую секцию изображённую на рисунке 10.

Рисунок 10 – Эскиз антенны с фазирующей секцией

Такая фазирующая секция состоит из наклоненных под углом 45 градусов параллельных металлических пластин, расположенных в раскрыве рупора. Принцип работы таких пластин основан на том, что падающее на пластины линейно поляризованное поле (например, вертикально поляризованное поле) может быть разложено на две взаимно перпендикулярные составляющие поля (EtgиEn) с одинаковыми фазами и амплитудами (рисунок 11). Тонкие металлические пластинки влияют на скорость распространения только той составляющей поля, электрический вектор которой параллелен пластинам то естьEtg.

Рисунок 11 – Разложение поля металлическими пластинами в раскрыве рупора

Выбирая расстояние между пластинами Xи их ширинуl, можно получить необходимый сдвиг фаз между составляющими поля [1].

Расстояние между пластинами выбирается из следующего неравенства:

. (20)

Возьмём .

Ширина пластин lфазирующей секции, при которой на её выходе две взаимно перпендикулярные составляющие поляEtgиEnбудут сдвинуты по фазе на 90 градусов, определяется по формуле [1]:

. (21)