Коэффициент усиления антенны с учетом неточности изготовления зеркала:

(Литер.(6) стр.370)

При практической реализации зеркало антенны всегда выполняется с некоторыми погрешностями. Отклонение профиля реального зеркала от идеального при правильно организованном технологическом процессе, как правило, имеет случайный характер. Максимальная величина случайной ошибки определяется уровнем технологии и для зеркальных антенн с вероятностью 99% может быть определена следующим образом:

n=3 для обычного серийного производства; n=4…5 – при специальной технологии.

Можно считать, что отклонение профиля  подчиняется нормальному закону распределения с нулевым средним значением и дисперсией ()². При этом с вероятностью 99% максимальное отклонение профиля равно:

Дисперсия фазовой ошибки в раскрыве, обязанная случайному характеру , равна:

² =0,001605 при n=3.

С учетом этого коэффициент усиления зеркальной антенны будет равен:

G =549,952.

Расчет фидерного тракта антенны.

Параметры прямоугольного волновода:

В сантиметровом диапазоне волн в качестве фидерной линии применяют прямоугольные волноводы с волной Н₁₀. Выбирая размеры поперечного сечения волновода, исходят из условия нахождения основной волны Н₁₀ в докритическом режиме, а высших типов волн, в частности Н₂₀ и Н₀₁, в закритическом режиме.

При этом критическая длинна волны определяется так: _кр=2а.

Размер широкой стенки волновода: 0,6<a<0,9; 2,28см<a<3,42см;

Размер узкой стенки волновода: b</2; b<1,9см;

Определив по приведенным формулам ориентировочные размеры a и b, далее по справочнику выбираем стандартный волновод: a=23 мм; b=10мм.

Материал стенок волновода – латунь.

Толщина стенок волновода 1мм.

Поперечное сечение такого волновода имеет вид:

Максимальная (предельная) мощность, пропускаемая волноводом с волной Н₁₀, определяется соотношением: (Литер. (7) стр.451)

_{Е=30 кВ/см – напряженность электрического поля, при которой происходит пробой в воздухе.}

Р_max774 кВт.

Допустимой мощностью называют предельную мощность пропускания, умноженную на коэффициент запаса электрической прочности, учитывающий неоднородности, вызывающие местные концентрации электрического поля, климатические факторы и наличие стоячей волны. Допустимая мощность Р_доп определяется как: Р_доп = (1/3…1/5)Р_пред.

Р_доп=155кВт.

При повороте волновода на 90⁰, производить скругление изгиба не требуется, так как данная антенна работает в достаточно узкой полосе частот.

Параметры круглого волновода:

Осевая симметрия поля, необходимая для сохранения постоянства передачи электромагнитной энергии при вращении подвижной части волноводного тракта относительно неподвижного, имеется в круглых волноводах с симметричными волнами типа Е₀₁ и Н₀₁.

Поперечное сечение такого волновода имеет вид:

Из-за сложности возбуждения волны Н₀₁ в круглом волноводе в чистом виде (одновременно возбуждаются волны типа Н₁₁, Е₀₁, Н₂₁,Е₁₁) использование вращающихся сочленений на основе данного типа волны не получило широкого практического применения.

Диаметр основного круглого волновода сочленения D определяется из условия распространения волны Е₀₁ (D>0,76) и затухания высших типов волн (D<0,97),

т.е. 2,89 см <D< 3,69 см

D = 3,34 см. Rв = 1,67 см.

Проверка круглого волновода на максимальную пропускаемую мощность не производится, так как в прямоугольном волноводе с волной Н₁₀ электрический пробой наступает быстрее, чем пробой в круглом волноводе при любом типе волны.

_1=6,98 см; _1=4,87см – длины волн в круглом волноводе.

Дроссельно-фланцевые соединения:

Для соединения отрезков волноводных линий передачи используются дроссельные соединения в круглых, вращающихся друг относительно друга, волноводах и контактные фланцевые соединения в прямоугольных волноводах.

В качестве дроссельной секции в круглом волноводе применяется полуволновая замкнутая линия, состоящая из двух параллельных четвертьволновых участков, длиной _1,75см., с разными волновыми

сопротивлениями. Использование притертого фланца при тщательной обработке и строгой параллельности фланцевых поверхностей позволяет получить в месте соединения двух отрезков волноводных линий хороший электрический контакт. Разборное контактное соединение выполняется в виде гладких фланцев ,припаеваемых к концам волновода. Направляющие штифты обеспечивают необходимую точность установки волноводов . Фланцы имеют отверсия ,через которые с помощью болтов осуществляется стягивание соединения. Для улучшения контакта и обеспечения электрогерметичности между соединяемыми волноводами помещают тонкую контактную прокладку, выполняемую из беррилиевой бронзы.

Расчет изгибов.

В изгибе с двойным изломом улучшение согласования достигается за счет уменьшения отражения от каждого из изломов и взаимной компенсации отраженных волн от каждого из них. Для этого расстояние между изломами

( l ), выбираем:

Переход от прямоугольного волновода к круглому:

Для согласования волнового сопротивления прямоугольного волновода с круглым волноводом используются индуктивные диафрагмы, которые впаиваются с двух сторон в прорези в узких стенках прямоугольного волновода, емкостные диафрагмы в виде кольцевого выступа в круглом волноводе, индуктивные штыри, впаиваемые в прорези в широкой стенке прямоугольного волновода, положение и размеры которых подбираются экспериментально.

Подавление паразитных типов волн:

При переходе от прямоугольного волновода с волной Н₁₀ к круглому волноводу в последнем возникают волны: рабочая - Е₀₁ и более низкая паразитная - Н₁₁. Волна Н₁₁ имеет несимметричную структуру поля и её энергия в круглом волноводе равна 1%, поэтому необходимы специальные устройства для гашения этой волны (допустимое содержание паразитных волн составляет 0,1%). В конструкциях таких сочленений для подавления паразитных волн широко применяют «гасящие объемы» и резонансные кольца.

Схема сочленения с «гасящими объемами» и резонансными кольцами имеет вид:

«Гасящий объем» представляет собой круглый волновод, включаемый последовательно с возбуждающим прямоугольным и основным круглым волноводами сочленения. Если длину волновода сделать кратной целому числу полуволн типа Е₀₁, то входное сопротивление волноводов для волны Е₀₁ будет мало, и эта волна без затухания будет распространяться в основном круглом волноводе. Если одновременно сделать длину волновода кратной нечетному числу четвертей длин волн для волны Н₁₁, то входное сопротивление гасящего волновода для этой волны будет велико, и волна Н₁₁ в основном круглом волноводе распространяться не будет. Следовательно, длина «гасящего объема» определяется из условий: l=_; l=3_,

где _1=6,98 см; _1=4,87см – длины волн в волноводе.

После подстановки получаем: l=3,5 см.

Диаметр гасящего волновода определяется из соотношения:

d=3,3 см.

Схема установки резонансных колец в круглом волноводе:

Принцип действия резонансных колец заключается в следующем. Линии электрического вектора перпендикулярны кольцу, поэтому при точной ориентировке кольца в волноводе в нем не возбуждаются токи и волна Е₁₀ распространяется без потерь. В то же время волна Н₁₁ возбуждает в кольце токи, имеющие резонанс при длине кольца, равной длине волны в воздухе. Текущие в кольце токи возбуждают в волноводе волну типа Н₁₁ с фазой поля, сдвинутой на 180⁰ по отношению к фазе возбуждающего поля. Поэтому в круглом волноводе за кольцом поля волны Н₁₁ взаимно уничтожаются.

r₀ = 0,0655 см - радиус круглой проволоки для изготовления колец.

r = 0,69 см – внутренний радиус кольца.

L=(2n+1)_ - расстояние между фильтрующими кольцами; n=1,2….

L=6,1 см.

Расстояние от кольца до дна основного круглого волновода выбирается из конструктивных соображений. Так как оно больше четверти длины волны Н₁₁, то практически не влияет на резонансную частоту кольца.

L1=n*_ - расстояние от кольца до дна основного круглого волновода; n=1,2….

L1=2,43 см