Расчёт основных характеристик и геометрических размеров антенны.

Геометрические размеры зеркала:

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

0 - нормированное значение поля на краю раскрыва.

Радиус параболоида определим через коэффициент направленного действия, предварительно перейдя от дБ к разам:

10lgD=32

D=1584

где g - коэффициент использован6ия поверхности антенны, или эффективность g=0,6

R=26,2 см

S=R²=2156,5 см² - площадь раскрыва зеркала.

При указанном амплитудном распределении, ширина диаграммы направленности: 2_767*/2R.

2_7=4

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=20,6 см.

Глубина зеркала:

h=6,6см.

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_57

Для обеспечения вращающейся поляризации возьмем рупор с волной типа Н11, т.е. квадратный рупор

_{Найдём размеры раскрыва рупора с оптимальной длинной}

_{в плоскости Н: в плоскости Е:}

a =2,5 см. b =2,5см.

Зная размеры раскрыва рупорного облучателя, построим амплитудную диаграмму направленности рупора в плоскости Е, в построении диаграммы направленности нет надобности, т.к. продольные и поперечные размеры рупора совпадют

Диаграмма направленности рупорного облучателя в плоскости Е:

Диаграмма направленности рупорного облучателя в плоскости Е, построенная в полярной системе координат, и её аппроксимация функцией при n=1:

Амплитудное распределение поля вдоль зеркала:

Е(х)-амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала в зависимости от диаграммы направленности рупорного облучателя имеет вид:

_{,где F()-диаграмма направленности облучателя:}

_{Значение угла , соответствующее координате раскрыва зеркала x, рассчитывается так:}

После подстановки, амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала принимает вид:

A(x) - аппроксимирующая функция.

Амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала, построенное в зависимости от

Амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала, построенное в зависимости от диаграммы направленности рупорного облучателя, практически совпадает с аппроксимирующей функцией, что свидетельствует о правильном выборе самой аппроксимирующей функции и геометрических размеров зеркальной антенны.

Диаграмма направленности зеркальной антенны:

_{Диаграмма направленности антенны при =0=3,2 см.}

Ширина диаграммы направленности: 2_4,02.

_{Уровень боковых лепестков: q = -23 дБ.}

_{Диаграмма направленности антенны при =+5%=3,36 см.}

Ширина диаграммы направленности: 2_4,16.

_{Уровень боковых лепестков не изменился.}

_{Диаграмма направленности антенны при=5%=3,04 см.}

Ширина диаграммы направленности: 2_3,92.

_{Уровень боковых лепестков не изменился.}

_{При изменении рабочей длинны волны в пределах заданной полосы частот происходит незначительное расширение(сужение) диаграммы направленности при сохранении уровня боковых лепестков.}

Коэффициент полезного действия антенны (КПД):

Так как диаграмма направленности рупорного облучателя симметрична относительно оси антенны и может быть аппроксимирована функцией cosⁿ(), при n=1, то коэффициент полезного действия антенны () равен:

cos²ⁿ⁺¹(₀)

 = 0,925

Точность изготовления антенны:

Технические допуски на точность изготовления зеркальных антенн определяются допустимой величиной отклонения фазового фронта в раскрыве зеркала от синфазного. Источниками фазовых ошибок в раскрыве антенны могут быть:

1. отклонение формы зеркала от расчетной;

2. смещение фазового центра облучателя из фокуса параболоида;

3. отклонение волнового фронта поля облучателя от сферического;

При отклонении реального профиля зеркала от расчетного на величину  фазовая ошибка , возникающая в раскрыве зеркала, равна:

При <, искажения диаграммы направленности будут незначительны, откуда получаем следующий допуск на точность изготовления зеркала:

Максимальная точность выполнения профиля зеркала должна быть у вершины:

 0,2 см

При смещении из фокуса фазового центра облучателя вдоль оси параболоида, в раскрыве зеркала возникает ошибка:

Полагая <, получаем допустимое смещение облучателя из фокуса:

, где ₀=65 - угол раскрыва зеркала.

 0,693 см

При смещении облучателя вдоль оси параболоида фазовая ошибка в раскрыве зеркала имеет квадратичный характер. Поэтому направление основного лепестка диаграммы направленности остается неизменным, увеличивается лишь его ширина и возрастает уровень бокового излучения.

При небольшом смещении облучателя в направлении, перпендикулярном оси параболоида, в раскрыве зеркала возникает линейная фазовая ошибка, что приводит к отклонению диаграммы направленности зеркальной антенны от оси параболоида в сторону, противоположную смещению облучателя, на угол

=1,49.

Форма диаграммы направленности при этом не меняется, так как <2_,

где 2_4 - ширина диаграммы направленности антенны при несмещенном облучателе.