4 Определить коэффициент стоячей волны по напряжению в приемном фидере в полосе рабочих частот.
Коэффициент стоячей волны в полосе частот определяется по формуле [4, 2.34]
где Г – коэффициент отражения, определяемый по формуле [4, 2.33]
Таким образом, КСВ равен
5 Определить расстояние, начиная с которого напряженность электрического поля от расстояния будет убывать монотонно.
Расстояние определим графическим методом. Для этого расширим область определения графика зависимости напряженности поля от расстояния (рис. 2).
Рисунок 2 – Зависимость действующего значения электрического поля от расстояния.
Из графика видно, что начиная со значения R0 2500 м напряженность электрического поля начинает убывать монотонно.
Задача 2.
Пирамидальная рупорная антенна (ПРА), выполненная из идеально проводящего материала, запитана от прямоугольного волновода с поперечными размерами ab, имеет раскрыв с размерами АВ, требуется:
-
Определить рабочий диапазон частот ПРА.
-
Определить глубину (длину) рупора, при которой данный рупор будет оптимальным.
-
Рассчитать коэффициент направленного действия ПРА, на средней рабочей частоте диапазона.
-
Изобразить графически эпюры распределения векторов и вдоль соответствующих сторон рупора. Нарисовать эскиз, иллюстрирующий распределение токов проводимости и токов смещения.
-
Для заданных размеров рассчитать и построить диаграмму направленности ПРА в двух ортогональных плоскостях на средней рабочей частоте диапазона.
-
Рассчитать передаваемую мощность, если амплитуда электрической составляющей поля в пучности равна 1 В/м, а также предельно допустимую можность (Eпроб=3·106 В/м)
Исходные данные:
m |
1 |
А , м |
0,7 |
В, м |
0,7 |
n |
0 |
a , м |
0,046 |
b , м |
0,02 |
Решение:
1. Рабочий диапазон частот определяется условием одномодового режима питающего волновода. Для волны Н10 справедливы условия [2, 8.51]:
Таким образом, рабочий диапазон частот равен:
2. Условие допустимой фазовой ошибки на краях ПРА:
в плоскости Н [5, 5.69]:
в плоскости Е [5, 5.70]:
Для оптимального рупора (т.е. имеющего максимальный коэффициент направленного действия – КНД) эти величины составляют:
Подставим эти значения в формулы и получим:
С целью уменьшения фазовой ошибки на краю раскрыва, выбирают большее из значений, т.е.
3. Коэффициент направленного действия ПРА определяется по формуле [5, 5.65]:
где
– коэффициент использования поверхности,
– площадь раскрыва антенны.
В результате получаем:
4. Распределение поля внутри антенны представлено на рис. 3
Рисунок 3 – Распределение поля внутри антенны
5. Определим ДН антенны в плоскостях Е и Н:
Диаграмма направленности определяется по формуле [5, 5.73, 5.74]:
в плоскости Е:
в плоскости Н:
где , [5, 5.75].
ДН в плоскости Е и Н в декартовых и полярных координатах представлена на рис. 4 и 5 соответственно.
Рисунок 4 – Диаграмма направленности ПРА в плоскости Е
Рисунок 5 – Диаграмма направленности ПРА в плоскости H
6. Расчет мощности будем проводить при учете того, что в питающем волноводе распространяется волна Н10.
Передаваемую мощность определим по формуле [5, 5.81]
Предельная мощность равна: