Методичка - лаб.СВЧ_Е2

Расширение диаграммы направленности во втором случае объясня­ ется тем, что при косинусоидальном амплитудном распредолент: пери­ ферийные элементарные площадки апертуры возбуждены слабее и оказы­ вают малое влияние не общее поло излучения, т .е . оконвалентный раз­ мер апертуры как бы уменьшается, ото общая закономерность, проявля­ ющаяся в апертурных антеннах и антенных решетках: чем сильнее спа­ дает амплитуда поля к краям апертуры, тем шире глппкнК лег.есаок ди-

32

J) = tJcu2 + 8

п - 1

Амплитудное распределение поля на раскрыве линзы в основном соответствует распределению поля в рупоре без линзы. Небольшим ос­ лаблением поля‘на креп апертуры, которое вносит линза, можно пре­ небречь. Поэтому можно считать, что диаграмма направленности рупор­ но-линзовой антенны и рупорной антенны с малыми фазовыми о&иСкачи одинаковы.

гается на самой поверхности линзы, то -зависимость величины диэлект-

что вся линза облучается, то амплитудное распределение в раскрыве линзы оказывается возрастающим к краям и боковые лепестки оказывают­ ся довольно большими: около-30 дБ. Для сравнения напомним, что син­ фазная апертура с равномерным амплитудным распределением имеет боко­ вые лепестки порядка-13,2 дБ.

Изготовление сферической линзы Люнеберга является сложной в тех­ нологическом отношении задачей. Значительно проще обстоит дело в слу­ чае цилиндрической линзы, при конструировании которой изменять фазо­ вую скорость распространения колебаний можно не только с помощью из­ менения величины диэлектрической проницаемости, но и другими спосо­ бами. Так, например, при распространении полны типа ТЕ01 в про­

торе олектрического поля Еу равна нулю. Нетрудно убедиться, что в данном случае постояшая распространения зависит от толщины

ческая проницаемость материала, заполняющего волновод.Следует от­ метить, что в этих предельных случаях продольная составляющая век­ тора Е убывает до нуля и волна превращается в ТЕМ волну. При­ мерный вед зависимости изображен на рис.9 . Используя ее, можно так подобрать профиль диэлектрического вкладыша, что конструкция, схе­ матически изображенная на рис.7 , будет обладать основным свойством линзы Люнеберга: расходящиеся лучи источника, облучающего линзу, после прохоеденин линзы станут параллельными.

Особенность цилиндрической линзы рассматриваемого типа заклю­ чается в том, что у нее раскрыв не плоский, а занимает половину ци­ линдрического пояса, противоположную точке облучения. Фазы поля в раскрнве не одинаковы, но их соотношение таково, что при дальнейшем распространении волны в воздухе образуется плоский фазовый фронт в плоскости, касательной х середине раскрыва. В связи с этим диаграм­

Описание лабораторной установки. Структурная схема измеритель­ ной установки представлена на рисЛО. Исследуемая рупорная антенна У совместно с детекторной секцией 2 устанавливается на поворотном стен­ де 3 . Продетектированный сигнал поступает на логарифмический усили­ тель 4 и далее на самописец 5 . Передавая часть установки состоит и? генератора 6 типа Г4-90 и вспомогательной антеннн 7 . Для измерения диаграмм направленности в £ - и У/-плоскостях предусмотрен по­ ворот антенн У и 7 вокруг продольной оси на 93°. Встроенный аттен»^ атор п генераторе Г4-..0 гюэролпег исслеповять амплитудную характе-

Р а б о т а 4 . Исследование диаграмм направленности зеркальной антенны

Введение. Концентрация электромагнитного поля в пределах мало­ го телесного угла необходима в различных областях современной радио­ электроники (радиолокация, радионавигация, радиосвязь). Эту функцию выполняют остронаправленные антенны, в качестве которых в СВЧ диапа­ зоне широкое распространение получили зеркальные параболические ан­ тенны.

Влабораторной работе исследуются диаграммы направленности (ДО) осесимметричной зеркальной антенны, сканирование луча антенны при перемещении облучателя, измеряются основные параметры ДО, произво­ дится их сравнение с расчетными значениями.

Впроцессе подготовки и выполнения работы студенты знакомятся

сконструкцией и особенностями функционирования остронаиравленных зеркальных антенн ; с возможностями управления ДН антенны ; приобре­ тают навыки настройки зеркальных антенн и измерения их характерис­ тик.

Принципы работы зеркальной антенны. Работа зеркальных параболи­ ческих антенн основывается на использовании „оптических принципов.

Первичный источник (облучатель) - см.рис Л , фазовый центр ко­ торого расположен в фокусе параболоада вращения, создает электро­ магнитную волну с ДН, обеспечивающей преимущественное излучение в направления зеркала. Волна, отраженная от металлического рефлектора, в_ плоскости раскрываимеет синфазный фронт. Следствием этого являет­ ся формирование ДО в дальней зоне с узким главным лепестком (лучом), имеющим максимум по оси зеркала.

Д1»а метоМ расчета ДН зеркальных антенн: токовый ji'^V i соответствии ■с ггувын методом первоначально находят’

токи на поверхности зеркала, определяемые полем облучателя, а затем по этим токам - компоненты, поля излучения.

При использовании апертурного метода предварительно на основа­ нии законов геометрической оптики находят поле отраженной волны на раскрыве (апертуре) зеркала(на р и с.! показано пунктиром), а затем определяют ДН антенны.

Несмотря на то, что токовый метод в своей постановке является достаточно строгим, получить расчетные формулы (как и в случае при­ ближенного апертурного метода) удается только при использовании не­ которых предположений, а именно:

1 ) радиусы кривизны поверхности зеркала и раскрыва велики в до­ лях длины волны возбуждающего поля ;

2)поверхность зеркала является идеально проводящей ;

3)влияние зеркала на характеристики облучателя пренебрежимо

мало ;

4)облучатель имеет фазовый центр.

Оба метода даиг достаточную для практики точность при расчетах

Болыцую роль играет также амплитудно-фазовое распределение поля на раскрыве. Для нормальной работы, как правило, создают синфазный фронт волны. Фазовые ошибки (оФклшндокя от син.^аэности), вызванные различными причинами, например деформацией поверхности зеркала, смещением облучателя из фокуса, приводят к ухудшению направленности антенны.