Проектирование зеркальных антенн и устройств СВЧ (стр. 2 из 2)
где
Рис. 4. ДН облучателя в плоскости Е
Рис. 5. ДН облучателя в плоскости Н
Из рис. 4 и рис. 5 легко определить ширину ДН облучателя в главных плоскостях:
и 
.5. Выбор и проектирование облучателя
К облучателю обычно предъявляет следующие требования:
а) он должен реализовывать рассчитанную ранее диаграмму направленности в секторе углов
и иметь минимальное излучение вне этого сектора;б) его поперечные размеры должны быть минимальными для снижения затенения раскрыва;
в) облучатель должен иметь устойчивый общий фазовый центр в двух плоскостях, совмещаемый с фокусом параболоида вращения;
г) электрическая прочность облучателя должна быть достаточной для пропускания полной рабочей мощности передатчика в импульсе без опасности пробоя;
д) рабочая полоса частот облучателя должна соответствовать требуемой полосе частот антенны;
е) конструкция облучателя должна обеспечивать необходимую стойкость к метеоусловиям и допускать возможность герметизации всего фидерного тракта;
В качестве облучателя возьмем пирамидальный рупор (рис. 6).
6. Проектирование рупорного облучателя
Рис. 6. Пирамидальный рупор.
Расчет рупорной антенны сводится к расчету ее геометрических размеров. Размеры раскрыва
и 
выбираем на основе найденных ранее ДН облучателя в двух плоскостях. 
Скорректированные размеры размеров рупора:
Найдём размеры
волновода исходя из следующих соображений: волновод должен обеспечить прохождение лишь волны основного типа, пропускать необходимую мощность. Для этих целей подходит стандартный волновод 23x10 мм. Из табл. 3. [1] находим – данный волновод допускает 
кВт, что больше необходимой мощности. Из той же таблицы выбираем материал с наименьшими потерями – медь ( 
дБ/м).Определим длину оптимального рупора
в Н-плоскости: 
численно
см. Зная , определяем длину рупора в Е-плоскости из условия стыковки рупора с волноводом: 
см. Для того, чтобы рупор был оптимальным необходимо выполнение условия
см, т.е. условие оптимальности в Е-плоскости тоже выполняется,Рассчитаем фазовые ошибки:
, 
Рассчитаем реальную диаграмму направленности рупора.
В Е-плоскости
где
- параметр; 
- модуль коэффициента отражения волны от раскрыва рупора; 
; 
.В Н-плоскости
где
.
Рис. 7. Реальная и требуемая ДН облучателя в плоскости Е
Рис. 8. Реальная и требуемая ДН облучателя в плоскости Н
Рассчитаем положения фазовых центров рупора в главных плоскостях:
, 
Допуск на смещение фазового центра облучателя из фокуса вдоль оси:
Расстояние
между фазовыми центрами удовлетворяет допуску на смещение фазового центра облучателя из фокуса зеркала вдоль его оси.7. Расчет реального распределения поля и ДН зеркала
Расчет проводится для сравнения реального
и требуемого 
распределений в раскрыве зеркала. В усеченном параболоиде вращения реальная ДН связана с нормированной ДН облучателя следующим соотношением: 
,
где
.Графики реального и идеального распределения и их относительной ошибки строятся на одном графике. Ошибка не должна превышать 7 %.
Учитывая все вышесказанное, проведем расчет реального распределения поля в зеркале:
1) Расчет реального амплитудного распределения поля в Е плоскости
Функция реального распределения имеет вид:
,
где
.
Рис.9 График реального распределения поля в E плоскости
2) Расчет реального амплитудного распределения поля в Н плоскости
Функция реального распределения имеет вид:
,
где
. 
Рис. 10. Реальное и идеальное распределение поля в Н плоскости и их относительная ошибка.
Расчёт ДН ведётся исходя из формул, приведенных в [1]. Эти формулы приведены без учёта ДН элемента Гюйгенса, поэтому домножим их на
:
где
; 
.Диаграмму направленности будем строить в логарифмическом масштабе. Для этого преобразуем к виду
.Аналогично для Е-плоскости:
где
; 
;или в логарифмическом масштабе
. 
Рис. 11. ДН зеркальной антенны в Е-плоскости
Рис. 12. ДН зеркальной антенны в H-плоскости