- •1 Загальні методичні вказівки
- •1.1 Мета і задачі курсового проектування
- •1.2 Завдання на курсову роботу
- •1.3 Порядок виконання роботи
- •1.4 Оформлення курсової роботи
- •1.5.Календарний план роботи і захист курсової роботи
- •2 Особливості розрахунку дзеркальних антен
- •2.1 Опромінювачі дзеркальних антен і їхнє узгодження з фідером
- •2.2 Коефіцієнт спрямованої дії і коефіцієнт підсилення
- •2.3 Вплив поля, відбитого від дзеркала, на узгодження лінії живлення з опромінювачем
- •2.4 Технічні допуски
- •2.5 Крос-поляризація
- •3 Варіанти завдань на курсову роботу і методичні вказівки до їх виконання
- •3.1 Дзеркальна антена наземної станції космічного зв'язку
- •3.1.1 Зміст розрахунків
- •3.1.2 Зауваження
- •3.2 Дводзеркальна антена Кассегрена
- •3.2.1 Зміст розрахунків
- •3.2.2 Загальні зауваження
- •3.2.3 Геометричні співвідношення для антени Кассегрена
- •3.2.5 Розподіл амплітуди поля в апертурі антени
- •3.2.6 Розрахунок основних електричних характеристик антени
- •3.3. Антена наземного радіолокаційного висотоміра
- •3.3.1 Порядок розрахунку
- •3.4 Антена наземної рлс кругового огляду
- •3.4.1 Порядок розрахунку
- •3.4.2 Вказівки
- •Перелік посилань
- •Додаток а
2.4 Технічні допуски
Точність
виконання дзеркала повинна забезпечити
необхідну точність фази поля в його
розкриві. Звичайно вважають за необхідне
забезпечити синфазність збудження
розкрива з точністю
;
Приблизно залежність між неточністю виконання поверхні дзеркала та порушенням синфазності поля в розкриві параболоїда може бути визначена в такий спосіб.
Нехай
на поверхні параболоїда мається деякий
виступ чи поглиблення (рис.6); максимальний
відступ від нормальної поверхні в
напрямку
дорівнює
.
Шлях променя, відбитого від нерівностей
у місці максимального збільшення
,
зміниться на величину
Рисунок 6 – Неточність виконання поверхні рефлектора
Відповідне зрушення фаз
Це
зрушення фази не повинне перевищувати
, тобто
Звідси
Таким
чином, поблизу центра параболоїда (
)
необхідна точність виконання профілю
дзеркала максимальна. У цьому місці
відступ від ідеальної поверхні не
повинний перевищувати
.
У
країв параболоїда необхідна точність
виконання профілю дзеркала мінімальна
і припустима погрішність дорівнює
, тому що в цій області мінімальна
інтенсивність опромінення.
Точність установки опромінювача також визначається нормами до максимально припустимого спотворення фази поля в розкриві. Нехай фазовий центр опромінювача зміщений щодо фокуса на (рис.7).
Рисунок 7 – Зміщення опромінювача вздовж оптичної осі
Тоді
довжина шляху променів від фазового
центра до розкрива збільшується.
Найбільше подовження шляху виходить
для променя, що падає на вершину
параболоїда. Це подовження дорівнює
.
Найменше подовження одержують промені,
що падають на край параболоїда. Це
подовження при малих зсувах приблизно
дорівнює
.
Максимальна фазова помилка дорівнює
.
Для дотримання зазначеної норми
необхідно, щоб мало місце нерівність
з відкіля
Точне визначення фазового центра розрахунковим шляхом зустрічає труднощі. Оптимальне місце його встановлення можна визначити експериментально, що дозволяє також узгодити його з лінією живлення.
Необхідна точність встановлення опромінювача в площині, перпендикулярній до осі параболоїда, визначається вимогою до точності напрямку максимального випромінювання. Залежність кута повороту напрямку максимального випромінювання від зсуву опромінювача показана на кривих рис.8.
Рисунок 8 – Зміщення опромінювача перпендикулярно оптичній осі: а-геометрія; б-графік для визначення величини відхилення максимуму ДС
2.5 Крос-поляризація
У
рефлекторних антенах, особливо в антенах
із глибокими рефлекторами, спостерігається
явище крос-поляризації (перехресної
поляризації), що виявляється в наступному.
Якщо опромінювач випромінює поле з
лінійною поляризацією, то поверхневі
струми рефлектора створюють відбите
поле, що має складову з вертикальної
і з горизонтальної (паразитної)
поляризаціями (рис.9).
Рисунок 9 – Розподіл поверхневих струмів на поверхні рефлектора в мілкому (а) і глибокому (б) дзеркалі
У
напрямку максимального випромінювання,
де різниці ходу променів, відбитих
різними елементами поверхні рефлектора,
відсутні, поле з паразитною поляризацією
теж відсутнє, тому що сусідні частини
розкрива, які лежать у різних квадратах
щодо центра рефлектора, що формують
поле з паразитною поляризацією, мають
зустрічні напрямки струмів. При
відхиленнях від основного напрямку на
кут
різниця ходу променів від сусідніх
чвертей поверхні рефлектора дорівнює
. Викликаний різницею ходу зсуву фаз
для хвилі з основною поляризацією не
створює в цьому напрямку поля випромінювання
(чи прийому), а для паразитних складових
створює максимум випромінювання, тому
що струми, що формують паразитне поле,
протифазні. Отже, поле з паразитною
поляризацією має максимум, що збігається
з нулем діаграми спрямованості для поля
з основною поляризацією. Зображена на
рис.9,а картина розподілу полів відповідає
випадку
(довгофокусний параболоїд). Якщо
(короткофокусний параболоїд), то картина
розподілу полів виходить іншою (рис.9,б).
У цьому випадку на дзеркалі утворяться
два полюси, тобто точки, де поле дорівнює
нулю. Крім цього, на дзеркалі утворяться
зони, у яких
мають напрямки, протилежні напрямкам
на основній частині дзеркала.
Ці
зони називаються шкідливими, тому що
створюють у напрямку максимального
випромінювання поле протилежної фази.
На рис.9,б вони відділені пунктирними
лініями. Звичайно застосовуються
дзеркала, у яких
і шкідливі зони відсутні. Якщо чомусь
узято
то шкідливі зони дзеркала доцільно
зрізати. Описана картина розподілу
полів по поверхні дзеркала характерна
для більшості практичних випадків.
Крос-поляризація оцінюється коефіцієнтом крос-поляризації
Тут
-
лямбда-функція.
Коефіцієнт
,
може бути легко розрахований, тому що
ряд у формулі (33) швидко сходиться.
Звичайно обмежуються трьома - п'ятьма
членами. На рис.10 зображена залежність
від
Для різних значень
.
Максимуми розташовані приблизно на
границі основного пелюстка.
Рисунок 10 – Рівень крос-поляризаційної складової поля
Рисунок 11 – ДС для основних площин і кросполяризаційна ДС
На рис.11 показані загальний вид діаграми випромінювання і складові поля в апертурі дзеркала:
а - основні складові і складові крос-поляризації в апертурі: 1 і 2 - діаграми основних складових у головних площинах (горизонтальної і вертикальний); 3 - діаграми складових крос-поляризації в площинах, нахилених під кутом 45°; б – діаграми основних складових і складових крос-поляризації в площинах, нахилених під кутом 45°. Максимуми складових крос-поляризації розташовані приблизно на границі основного пелюстка.( ------- основні складові,-- -- -- -- складові крос-поляризації).
Якщо
через
позначити максимум
відносно
тобто абсолютний максимум коефіцієнта
крос-поляризації, то для ослаблення
пелюстків крос-поляризації (у децибелах)
стосовно основного випромінювання
справедливо
Це
складає, наприклад,
=15,5
дБ для
і
=25,5
дБ для
.
