Проектирование антеннофидерных устройств на примере зеркальной антенны рлс обнаружения
 Скачать 9.09 Kb.
|
Проектирование антенно-фидерных устройств на примере зеркальной антенны РЛС обнаруженияВведениеАнтенны широко применяют в различных областях радиоэлектроники - связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах инструментальной посадки летательных аппаратов, радиоэлектронного противодействия, радиотелеметрии и др. Среди остронаправленных антенн наибольшее применение нашли зеркальные антенны. Их используют в радиорелейной связи, системах сотовой связи, в телевидении, в спутниковой связи и связи между космическими аппаратами. Данные антенны также достаточно часто используются в составе радиотелескопов и радиолокационных станций. Зеркальная антенна состоит из двух основных частей: облучателя и металлического зеркала. Облучатель имеет широкую диаграмму направленности (ДН). Зеркала изготавливают из металлических листов или пленок, наносимых на диэлектрическую основу. Целью работы является развитие навыков самостоятельного проектирования антенно-фидерных устройств на примере зеркальной антенны РЛС обнаружения. В ходе работы требуется спроектировать параболическую антенну с облучателем обратного излучения (четыре полуволновых вибратора возбуждаются открытым концом прямоугольного волновода) со следующими характеристиками: рабочая длина волны: 4 см; ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности в горизонтальной и вертикальной плоскостях: 2°; уровень боковых лепестков: минус 20 дБ; излучаемая мощность: 30 кВт; поляризация: линейная Проектирование облучателя антенныЗаданный четырехвибраторный облучатель обратного излучения, возбуждаемый открытым концом прямоугольного волновода, состоит из двух пар параллельных симметричных вибраторов, расположенных на расстоянии dH друг от друга (рисунок 1). Каждая пара вибраторов образует систему антенна-рефлектор. Рисунок 1 – Четырехвибраторный облучатель обратного излучения Диаграмма направленности такой системы в E-плоскости соответствуют диаграмме направленности двухвибраторного облучателя и рассчитывается по формуле: (1) Диаграмма направленности облучателя в H-плоскости рассчитывается согласно выражению: (2) где k – волновое число: (3) Путем подбора расстояния dH между парами вибраторов, обеспечивается равенство диаграмм направленности облучателя в Е- и Н-плоскостях при определенном угле раскрыва параболического зеркала. Рассчитанные согласно (1) и (2) диаграммы облучателя показаны на рисунке 2. Рисунок 2 – Диаграммы направленности четырехвибраторного облучателя обратного излучения В большинстве практических случаев угол раскрыва параболического зеркала выбирается в пределах 45° θ0 90°. Как видно из графиков на рисунке 2, форма ДН совпадает в обеих плоскостях во всем вышеуказанном диапазоне углов. Полученная форма диаграммы направленности в H-плоскости рассчитана при расстоянии dH = 16 мм. Собственное сопротивление полуволнового вибратора: (4) Взаимное сопротивление, вносимое полуволновым рефлектором при равных синфазных токах в вибраторах при расстоянии между вибраторами λ/4, равно: (5) Входное сопротивление первого вибратора, работающего в системе: (6) Рассчитаем сопротивление излучения первого вибратора, отнесенное к току в пучности: (7) где ZΣ12 – сопротивление, вносимое рефлектором. Определим ток в пучности вибратора: (8) Рассчитаем радиус вибратора: (9) где Eкр – напряженность поля у поверхности вибратора (Eкр = 30 кВ/см). Рассчитаем резонансную длину вибратора: (10) где (11) где ρ0в – волновое сопротивление вибратора: (12) X11 = j42,5 Ом, X12 = –j28,3 Ом. Питание облучателя будет осуществляться с помощью гибкого полого (заполненного воздухом) прямоугольного волновода (рисунок 3) ЗаключениеВ ходе работы была спроектирована зеркальная параболическая антенна, где в качестве облучателя задан четырехвибраторный облучатель обратного излучения. Спроектированная антенна имеет зеркало круглой формы раскрыва диаметром 1,25 м. Питание облучателя осуществляется с помощью полого гибкого прямоугольного волновода. Требуемое распределение поля в апертуре обеспечивается при фокусном расстоянии равном 0,72 м. В отчете представлены рассчитанные диаграммы направленности облучателя и антенны в главных плоскостях. Ширина диаграммы направленности спроектированной антенны по уровню минус 3 дБ (по уровню половинной мощности) составляет 2°, уровень первых боковых лепестков при этом не превышает требуемого заданного значения 20 дБ. Таким образом, все поставленные задачи выполнены, спроектированная антенна удовлетворяет всем требованиям задания. Список литературыФедорова, Л.А. Расчет и проектирование авиационных антенн сверхвысоких частот: учеб. пособие / Л.А. Федорова, Н.А. Гладкий, Б.А. Аюков. – СПб.: ГУАП, 2019. – 145 с. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. Вузов. – М.: Высш. шк., 1988. – 432 с. Кочержевский Г.Н., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства. – М.: Радио и связь, 1989. – 351 с. |