Московский государственный авиационный институт

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

КАФЕДРА 406

Курсовая работа

по дисциплине «антенны и устройства свч»

тема: расчёт и проектирование зеркальной антенны.

ВЫПОЛНИЛ:

Лизунков Д. П.

ГРУППА: 04-315

ПРОВЕРИЛ:

Пономарёв Л. И.

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. В сантиметровом диапазоне волн широко используется двухщелевой облучатель, который представляет собой прямоугольный волновод, заканчивающийся прямоугольным резонатором с двумя симметрично расположенными полуволновыми щелями в его широкой стенке. Недостатком двухщелевого облучателя являются ограничения на относительно небольшую пропускаемою мощность, связанную с малой электрической прочностью щелей, и узкополосность облучателя, вызванная узкополосностью щелевых излучателей.

Электрическая схема антенны.

Геометрические размеры зеркала:

Исходя из уровня боковых лепестков, выбираем по таблице следующие параметры:

Ширина диаграммы направленности: 2_66*/2R.

Откуда R=16,5 см – радиус параболоида.

 - коэффициент использования поверхности (КИП) зеркальной антенны.

N=2;=0,67 – параметры, определяющие скорость спадания амплитудного распределения к краю круглого раскрыва.

При аппроксимации диаграммы направленности щелевого облучателя функцией cos²() максимальная эффективность зеркальной антенныg=0,82 достигается при_=56.

2_-угол раскрыва зеркала.

Фокусное расстояние зеркальной антенны:

f=14,8 см.

Глубина зеркала:

h=4,6 см.

Схема двухщелевого облучателя.

Двухщелевой облучатель имеет простую конструкцию и небольшие размеры, что обеспечивает незначительное затенение зеркала. Излучающие щели располагаются на резонаторе прямоугольного сечения, который возбуждается прямоугольным волноводом. Щели в резонаторе прорезают симметрично относительно питающего волновода и синфазно возбуждают. Для согласования с резонатором и уменьшения влияния его на поле, создаваемое щелями, питающий прямоугольный волновод сужается по узкой стенке. Для обеспечения герметизации облучателя щели закрываются пластинками из диэлектрика. Для улучшения согласования питающего волновода и резонатора со щелями в широкую стенку резонатора напротив разветвления ввинчивается реактивный штырь.

Расстояние между щелями dподбирается таким образом, чтобы диаграммы направленности облучателя в плоскостях Е и Н мало отличались (d=/2 = 2 см.). Длина щелей выбирается резонансной (2l0,48= 1,92 см.). Ширина щелиd1 рассчитывается из условия обеспечения необходимой электрической прочности и требуемой полосы пропускания:

P=1 кВт – подводимая к антенне мощность.

N=2 – количество щелей.

, в – длина волны в генераторе и прямоугольном волноводе.

a,b– размеры волновода.

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

d1=0,1 см.

С учетом обеспечения необходимой полосы пропускания в 4% d1=0,2 см.