Синфазная решетка из рупорных антенн (стр. 2 из 2)
Диаграмма направленности рупора может быть приближенно рассчитана из выражения, полученного по формуле Кирхгофа.
В плоскости вектора Н (Рис.1):
Рисунок 1.
В плоскости вектора Е (Рис.2):
Рисунок 2.
По графикам определяем ширину диаграммы направленности по первым нулям:
в плоскости вектора Н:
;в плоскости вектора Е:
3. Расчет антенной решетки
Решетка синфазная, то есть токи всех излучателей синфазны (имеют одинаковую фазу).
1). Расчет оптимального расстояния между антеннами в решётке.
При оптимальном расстоянии между излучателями КНД синфазной решетки достигает максимального значения, поэтому это расстояние называется оптимальным.
; 
, в плоскости вектора Н.Так как d1опт меньше, чем размер раскрыва рупора в этой плоскости, то берём значение d1опт равное a1:
; 
, в плоскости вектора Е.Так как d2опт меньше, чем размер раскрыва рупора в этой плоскости, то берём значение d2опт равное a2:
Принимаем значения:
и за действительные и в дальнейших расчётах будем использовать их.2). Коэффициент направленного действия антенны.
Качество антенны характеризуется коэффициентом усиления антенны, равным произведению коэффициента направленного действия (КНД) на коэффициент полезного действия (КПД) антенны:
Для рупорных антенн можно считать, что мощность потерь значительно меньше мощности излучения, благодаря чему КПД антенны можно принять равным единице:
, значит 
По техническому заданию:
дБ или 
; 
- КНД антенны.3). Расчёт количества излучателей в решетке.
Рассчитаем ширину диаграммы направленности на уровне 0.5 по формулам:
,в плоскости вектора Н, где
- число излучателей в строке. 
,в плоскости вектора Е, где
- число излучателей в столбце.В техническом задании дано: ширина диаграммы направленности на уровне 0.5 по мощности в горизонтальной плоскости
. Составим соотношение и получим: 
.Также известно, что коэффициент направленного действия антенны рассчитывается по формуле:
Получили систему из двух уравнений с двумя неизвестными
и : 
Выражаем
и , и находим их значения: 
, округляем до 4. 
,округляем до 12.Принимаем значения:
и 
за действительные и в дальнейших расчётах будем использовать их.Общее число излучателей в антенной решетке:
4). Габариты решетки.
L1 - длина антенны в строке:
.L2 - длина антенны в столбце:
.5).Положение дифракционных максимумов.
В плоскости вектора Н (Рис.3):
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ±7.092є | ±14.183є | ±21.275є | ±28.367є | ±35.458є |
; p=1, 2 …
Рисунок 3.
В плоскости вектора Е (Рис.4):
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| ±10.672є | ±21.344є | ±32.016є | ±42.688є | ±53.360є |
;p=1, 2 … 
Рисунок 4.
6). Графическое построение диаграммы направленности (ДН) решетки.
Диаграмма направленности решетки есть произведение ДН одного излучателя решетки на ДН множителя решетки.
Строем ДН множителя решетки, при этом учитывая, что решетка синфазная.
В плоскости вектора Н (Рис.5):
Рисунок 5.
В плоскости вектора Е (Рис.6):
Рисунок 6.
Строим ДН решетки.
В плоскости вектора Н (Рис.7):
Рисунок 7.
В плоскости вектора Е (Рис.8):
Рисунок 8.
Заключение
В данной работе были рассчитаны требуемые параметры синфазной решетки из рупорных антенн: размеры волновода, размеры рупора, КНД излучателя, габариты решетки, количество излучателей, расстояние между излучателями; построены графики: ДН единичного излучателя, ДН множителя системы, ДН решетки. Представлена структурная схема питания рупоров от общего генератора.
Рупорные антенны имеют ряд ценных качеств: они просты по конструкции, широкополосны, позволяют осуществлять независимое изменение ДН в Е-и Н-плоскостях у пирамидального рупора, обладают высоким КПД =1 и относительно низким уровнем боковых лепестков. Часто рупоры применяются в качестве антенн измерительных приборов, а также облучателей зеркальных и линзовых антенн.
Список литературы
1. А.Л. Драбкин и В.Л. Зузенко «Антенно-фидерные устройства» Издательство «Советское радио» Москва-1961год
2. Д.М. Сазонов «Антенны и устройства СВЧ», Москва «Высшая школа» 1988год
3. А.С. Лавров, Г.Б. Резников «Антенно-фидерные устройства» Москва «Советское радио» 1974год
4. Под редакцией Д.И. Воскресенского «Антенны и устройства СВЧ» Расчёт и проектирование антенных решёток и их излучающих элементов. Издательство «Советское радио» Москва-1972год
5. Антенны и устройства СВЧ: Методические указания к лабораторным работам. Часть / РГРТА; Составили: В.Я. Рендакова, А.Д. Касаткин, А.В. Маторин, А.В. Рубцов; Под редакцией А.В. Рубцова. Рязань, 1998год