Выбор геометрических размеров параболического зеркала
Для расчета диаметра раскрыва зеркала воспользуемся формулой из радиолокации:
Найдем длину волны по формуле:
Все значения нам известны, тогда выражаем из формулы G – коэффициент усиления антенны:
Зная, что
,
где
– коэффициент направленного действия
антенны
),
.
В результате
(раз).
Где
– геометрический размер раскрыва
зеркала
;
– коэффициент использования зеркала,
который показывает насколько эффективно
используется вся поверхность зеркала,
обычно составляет 0,64÷0,65 (0,7). Находим
геометрический размер раскрыва зеркала
(S):
Для расчета радиуса используется формула:
.
Рассчитываем радиус:
Диаметр раскрыва зеркала является
функцией требующейся ширины диаграммы
направленности, а также несколько
зависит от амплитудной и фазовой
характеристики в раскрыве зеркала.
Закон распределения амплитуд поля вдоль
поверхности раскрыва зеркала определяется
диаграммой излучения облучателя, если
пренебречь потерями при отражении от
зеркала. Для большинства применяющихся
облучателей распределение амплитуд в
одной из плоскостей (горизонтальной
или вертикальной) вдоль раскрыва зеркала
можно с достаточной точностью
аппроксимировать законом
,
где х - координата, откладываемая от оси
антенны;
- некоторое целое число.
Проведем расчет радиуса выпуклой части
зеркала. Для этого строится график
функции радиуса раскрыва от расстояния
где
–
расстояние до фокуса. В результате
получен график, представленный на
рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 Зависимость радиуса раскрыва от расстояния.
Радиус параболической части зеркала равен 0,9 м. В результате полностью определены геометрические размеры зеркала.
Выбор облучателя, и его расчет
Для дальнейших расчетов требуется выбрать облучатель, который бы удовлетворял данной антенне. Облучатель должен быть расположен так, чтобы его фазовый центр находился в фокусе F.
К облучателям параболоида вращения предъявляются следующие требования:
• фронт излучаемой волны должен быть близким к сферическому (по крайней мере в пределах угла раскрыва зеркала 2ε 0) , - облучатель должен иметь фазовый или условный фазовый центр;
• ДН облучателя должна быть односторонней,
близкой к осесимметричной и иметь
определенную ширину, согласованную с
углом
раскрыва зеркала. Уровень боковых
лепестков должен быть минимальным;
• облучатель должен иметь небольшие размеры (во избежание большого теневого эффекта), пропускать заданную мощность излучения и обеспечивать хорошее согласование с питающим фидером в заданном диапазоне частот.
С учетом перечисленных требований на практике чаще всего применяются малоразмерные («точечные») облучатели: двухвибраторные с коаксиальным питанием, двухвибраторные с волноводным питанием, вибратор с плоским рефлектором, спиральная антенна, открытый конец волновода, рупор, двухщелевой излучатель.
Наибольшее распространение получили рупорные облучатели из-за простоты их конструкции, хорошей диапазонности и сравнительной простоты обеспечения требуемой ДН. Рассмотрим подробнее некоторые типы облучателей.[5].