Коэффициент усиления антенны с учетом неточности изготовления зеркала:
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 =0,0016 при n=3.
С учетом этого коэффициент усиления зеркальной антенны будет равен:
G =552,06.
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; 2,22см<a<3,33см;
Размер узкой стенки волновода: b</2; b<1,85см;
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:
Е=30 кВ/см – напряженность электрического поля, при которой происходит пробой в воздухе.
Рmax
823
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 Рдоп определяется как: Рдоп = (1/3…1/5)Рпред.
Рдоп=165кВт.
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. 2,81 см <D< 3,59 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 1,75см., 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.
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 резонансными кольцами имеет вид:
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