Зеркальная антенна РЛС (стр. 2 из 3)

Диаграмма направленности достаточно хорошо аппроксимируется функцией

т.е. .

Значения

и определяем по зависимости

при .

Таким образом

а .

Пересчитываем фокусное расстояние для оптимального угла раскрыва

.

Уточняем фокусное расстояние по синфазности излучения облучателя назад с основным излучением антенны. Для обеспечения синфазности излучения должно выполняться условие

, где -целое число. [4]

; .

3.3 Расчёт распределения амплитуды поля на излучающей поверхности зеркала

Нормированное распределение амплитуды поля в вертикальной плоскости описывается выражением

. Для перехода к зависимости , - координата точки по раскрыву зеркала, воспользуемся выражением из геометрической оптики и получим следующее выражение:

,

изменяется от до .

Нормированное распределение амплитуды поля в горизонтальной плоскости описывается выражением

или в зависимости от координаты по раскрыву зеркала

,

где

изменяется от до .

3.4 Аппроксимация распределения амплитуды поля на излучающей поверхности зеркала

Так как амплитуда поля на краях раскрыва зеркала отлична от нуля, то

В этом случае удобна аппроксимация

. [1]

В вертикальной плоскости

, где , изменяется от до .

В горизонтальной плоскости

,

где

, изменяется от до .

3.5 Диаграмма направленности зеркальной антенны

Ненормированная диаграмма направленности зеркальной антенны без учёта тени от облучателя определяется выражением

[2]. Ненормированная диаграмма направленности зеркальной антенны в вертикальной плоскости: . Нормированная диаграмма направленности: . Ненормированная диаграмма направленности зеркальной антенны в горизонтальной плоскости: . Нормированная диаграмма направленности: .

Нормированная диаграмма направленности с учётом тени от облучателя: в вертикальной плоскости

, где ; в горизонтальной плоскости , где .

3.6 Расчёт КНД зеркальной антенны

, - действующая площадь антенны, - максимальный коэффициент использования поверхности зеркала, - геометрическая площадь раскрыва зеркала, - площадь облучателя, закрывающего раскрыв спереди. [4]

4. Конструктивный расчёт

4.1 Расчёт профиля зеркала

Зеркало представляет собой усечённый параболоид вращения. Так как нужно обеспечить одинаковое (10-14 дБ) ослабление поля на краях по всему контуру зеркала, то его нужно обрезать не по прямой линии, а по некоторой кривой, являющейся контуром равной интенсивности поля.

Диаграмма прямоугольного рупора на заданном уровне (10 дБ) имеет сечение, близкое к эллиптическому. Такую же эллиптическую форму должен иметь контур зеркала. [3]

Уравнение поверхности зеркала в декартовой системе координат имеет следующий вид:

.

Сечение зеркала вертикальной плоскостью имеет вид:

Сечение зеркала горизонтальной плоскостью имеет вид:

4.2 Облегчение конструкции зеркала

С целью уменьшения веса и парусности параболических антенн их отражатели выполняют из решёток или перфорируют. Решётчатая поверхность выполняется из металлических проводов или пластин. Расстояния между элементами решётки должны быть меньше половины длины волны, вектор электрического поля, излучаемого облучателем, должен быть параллельным элементам решётки.

Зеркало можно считать хорошим, если коэффициент прохождения не превышает 1%. Коэффициент прохождения определяется как отношение энергии волны, прошедшей за зеркало, к энергии падающей волны.

Коэффициент прохождения для параболоида вращения можно рассчитать по следующей приближённой формуле:

, где - наименьший размер раскрыва; - фокусное расстояние; - коэффициент прохождения для плоской поверхности той же конструкции, что и рассматриваемое зеркало; - коэффициент неравномерности поля.