МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АВИАЦИОННЫЙ ИНСТИТУТ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КАФЕДРА 406

цукецу

проверка

Курсовая работа

по дисциплине «антенны и устройства свч»

тема: расчёт и проектирование зеркальной антенны.

Вариант №40.

ВЫПОЛНИЛ:

Ратов Дмитрий Викторович

ГРУППА: 04-315

Проверил:

Пономарёв Леонид Иванович

МОСКВА – 2003

Введение.

В настоящее время зеркальные антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и в ряде других радиосистем СВЧ диапазона.

Зеркальные антенны являются антеннами оптического типа. Они состоят из слабонаправленного облучателя и металлического отражателя (зеркала). Форма поверхности зеркала выбирается такой, чтобы сферический фронт волны, падающей от облучателя на зеркало, после отражения преобразовывался в плоский фронт волны. Лучи, расходящиеся от облучателя, после отражения от зеркала образуют параллельный пучок, формируя остронаправленную диаграмму направленности шириной от десятка градусов до долей градуса.

Широкоугольное сканирование в однозеркальных антеннах осуществляется механическим вращением всей антенной системы в заданной плоскости.

Зеркальные антенны нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительно простоте конструкции, надежности работы, хорошим диапазонным свойствам, способности формировать диаграммы направленности различной формы и ряда других положительных особенностей.

Однако зеркальные антенны обладают рядом существенных недостатков: затенение облучателем поля зеркальной антенны, механический способ сканирования, который является единственно возможным в однозеркальных антеннах, не обеспечивает высокой скорости управления диаграммой направленности при большом весе и сложности механизма вращения, уровень боковых и задних лепестков в диаграмме направленности однозеркальных антенн трудно поддается ослаблению.

Анализ задания.

В процессе проектирования необходимо выбрать оптимальную схему и тип облучающей системы, определить геометрические размеры зеркала, амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала, рассчитать диаграмму направленности антенны, её коэффициент усиления, коэффициент полезного действия и разработать конструкцию в целом.

Рупорный облучатель является наиболее распространенным облучателем зеркальных антенн сантиметрового диапазона. Объясняется это возможностью получения диаграммы направленности заданной ширины в обеих плоскостях, большой диапазонностью и простотой их конструкции. Однако применение данного облучателя осложняется тем, что волновод, питающий рупор, вызывает заметное затенение зеркала и искажает диаграмму направленности антенны. Облучатель зеркальной антенны имеет фазовый центр, который располагается в фокусе параболоида вращения.

Электрическая схема антенны.

_{Расчёт основных характеристик и геометрических размеров антенны.}

_{Рабочая длина волны:  = 3,5 см.}

Ширина диаграммы направленности: 2_  7.

Допустимый уровень боковых лепестков: q = -24 дБ.

Полоса частот: 5%

Геометрические размеры зеркала:

По уровню боковых лепестков выбираем закон изменения поля в раскрыве зеркала:

0,35 - нормированное значение поля на краю раскрыва.

При этом распределении, ширина диаграммы направленности: 2_66,3*/2R.

Откуда R=16,6 см – радиус параболоида.

S=R²=865,7 см² – площадь раскрыва зеркала.

При аппроксимации диаграммы направленности рупорного облучателя функцией cosⁿ() максимальная эффективность зеркальной антенны g=0,82 достигается при _=65, если n=1.

2_-угол раскрыва зеркала.

Фокусное расстояние зеркальной антенны:

f=12,7 см.

Глубина зеркала:

h=5,4 см.

Диаграмма направленности рупорного облучателя:

Амплитудное распределение поля в раскрыве зеркальной антенны пропорционально диаграмме направленности облучателя.

_{Координата раскрыва зеркала, соответствующая углу , рассчитывается так:}

Исходя из этого, получаем формулу для расчета диаграммы направленности облучателя:

Диаграмма направленности рупорного облучателя, построенная по известному закону изменения поля в раскрыве зеркала:

Ширина диаграммы направленности рупорного облучателя: 2_110.

_{Найдём размеры раскрыва рупора с оптимальной длинной}

_{в плоскости Н: в плоскости Е:}

a =2,55 см. b =1,7 см.

Продольное сечение рупорного облучателя:

Оптимальная длинна рупорного

облучателя:

R_опт=0,52 см.

Зная размеры раскрыва рупорного облучателя, построим амплитудную диаграмму направленности рупора в плоскостях Е и Н.

Диаграмма направленности рупорного облучателя в плоскости Н:

Диаграмма направленности рупорного облучателя в плоскости Н, построенная в полярной системе координат, и её аппроксимация функцией cosⁿ() при n=1:

Диаграмма направленности рупорного облучателя в плоскости Е:

f( - диаграмма направленности облучателя в плоскости Е.

F() - диаграмма направленности облучателя в плоскости Н.

Диаграммы направленности рупорного облучателя в плоскостях Е и Н практически совпадают, но так как в плоскости Е диаграмма направленности рупора шире чем в плоскости Н то расчет амплитудного распределения поля вдоль раскрыва антенны будем производить, используя формулу для диаграммы направленности облучателя в плоскости Е.