Определение поля излучения параболического зеркала.

Раскрыв представляет собой круглую площадку с полем линейной поляризации. Фаза поля неизменна в плоскости этой площадки, а амплитуда описывается полиномом .

Каждый -ый компонент поля в раскрыве создает в дальней зоне

где

-площадь раскрыва. -амплитуда напряженности поля в центре площадки: ,

-лямбда функция -го порядка.

Полное поле в дальней зоне будет равно сумме полей , создаваемых каждой компонентом,

Выражение, определяемое суммой в формуле , представляет собой ненормированную диаграмму направленности зеркальной антенны:

Для получения нормированной диаграммы направленности найдем максимальное значение . Максимум излучения синфазной площадки, как известно, имеет место в направлении, перпендикулярном этой площадке, т.е. при . Этому значению соответствует значение Заметим, что при любых . Следовательно,

.

Тогда

(4)

Формула (5) описывает нормированную диаграмму направленности параболоидной зеркальной антенны и является расчетной. Постоянные коэффициенты зависят от распределения поля в раскрыве зеркала. Их значения определяются системой уравнений (3).

Если ограничиться тремя членами полинома (2), т.е. положить , нормированная диаграмма направленности параболоидного зеркала опишется выражением

Связь между диаграммой направленностью параболоидной антенны и распределения поля в ее раскрыве.

Из формулы (1) видно, что диаграмма направленности определяется полностью распределением поля в ее раскрыве, (т.е. ) и соотношением ( )

Анализ показывает, что при фиксированном главный лепесток ДН будет наиболее узким при равномерном распределении поля в раскрыве . Одинаково при таком распределении УБЛ будет большими.

При равномерном распределении поля коэффициенты согласно системе уравнений принимают следующие значение

, и

Нормальная дн описывается выражением

коэффициент использования поверхности в этом случае равен .

Если амплитуда спадает к краям зеркала, то ДН расширяется, а УБЛ уменьшается – это хорошо, но повышается – это нежелательно. Ищут компромиссное решение.

Для максимального КУ спад на краю зеркала не должен превышать – 10 дБ по отношению к центру.

Для минимального значения УБЛ этот спад равен (-15…-20)дБ.

Таким образом:

1. Распределение в раскрыве зеркала определяется ДН облучателя и соотношение

2. Выбирая тот или иной облучатель, размер параболоида и значения , добиваться получения требуемой ДН зеркальных антенн.

В качестве примера рассмотрим ДН зеркальной антенны, облучаемой эллиптическим диполем с дисковым рефлектором.

ДН для Е и Н – плоскостей для двух значений приведены на рис. 5. Видно , что . Это объясняется тем что в плоскости Н поле в раскрыве зеркала более равномерно, чем в плоскости Е . это обусловлено направленными свойствами облучателя.

Рис. 83. Диаграммы направленности параболоида, облучаемого диполем с дисковым рефлектором.

Рис. 84

Эта ДН облучателя в плоскости Е она дает спадающее к краям поле в раскрыве зеркала.

Рис.7

Эта ДН облучателя в плоскости Н она дает менее спадающее поле в раскрыве зеркала.

В табл. 1 даны значения ширины ДН по половине мощности и УБЛ для зеркал различной глубины. В этой таблице Н₁ и Н₂ – первый и второй боковые лепестки в плоскости ; Е₁ и Е₂ – соответствующие лепестки в плоскости .

Таблица 1.

					Уровень боковых лепестков, дБ
					Н1	Н2	Е1	Е2
0,4	1,67		1,73		–	–	–	–
0,6	1,73		1,95		16	20	20	25
0,8	1,90		2,27		24	29	25	29
1,0	2,17		2,63		27	30	26	30

Приведенные в таблице данные являются ориентировочными. На практике соответствующие величины могут изменятся в зависимости от ряда факторов (типа облучателя, точности изготовления антенны, точности фокусировки и т.п.).