Проектирование решетки диэлектрических стержневых антенн (стр. 2 из 2)
,где R – фактор затухания, зависящий от типа волны,
, и диаметра стержня. Зависимость фактора затухания для волны Н11 от относительного диаметра стержня приведена на рис.3. 
рис. 3
По графику находим, что для отношения
и для 
R=0.65.Тогда коэффициент затухания
равен: 
Коэффициент фазы определяется соотношением
. 
.Для малого затухания
можно считать, что 
,где
.Так как
, то мнимой частью данного выражения можно пренебречь.Окончательно выражение для ДН имеет вид:
для плоскости Е
;для плоскости Н
.Диаграммы направленности (в декартовой системе координат) изображены на рис. 4(плоск.Е) и рис.5(плоск.Н).
рис.4
рис.5
ДН в полярной системе координат:
рис.6
рис.7
Ширина ДН на нулевом уровне определяется соотношением:
Ширина ДН на уровне половинной мощности определяется выражением:
2.2 РАСЧЕТ АНТЕННОЙ РЕШЕТКИ
Антенная решетка применяется в том случае, когда требуется сузить ДН, повысить КНД и уменьшит уровень боковых лепестков. ДН решетки можно представить как произведение
, где 
– множитель одиночного излучателя; 
– множитель решетки. 
В данной курсовой работе требуется спроектировать антенную решетку, которая представляет собой антенную решетку, которая схематически изображена на рис.8:
Здесь N1 – число элементов в строке, N2 – число элементов в столбце, d1 – расстояние между элементами (излучателями) в строке, d2 – расстояние между элементами в столбце.
Так как согласно заданию решетка синфазная, то расстояние между элементами следует выбирать оптимальным, т.к. в случае если это расстояние окажется больше, т.к. начнут появляться дифракционные лепестки.
ДН в плоскости Н согласно технического задания должна быть в 4 раза шире ДН в плоскости Е. Эту проблему можно было бы решить расположив элементы в пропорции 4N1=N2.Однако общее число излучателей, равное Nобщ=N1N2=50, также задано и накладывает дополнительные ограничения. Чтобы найти число излучателей в строках и столбцах нужно решить систему уравнений:
Решив ее получим не целочисленные значения, поэтому соотношение ДН в разных плоскостях можно соблюсти изменяя расстояние между излучателям в плоскости Н(расстояние между излучателями в плоскости Е – оптимальное).
Учитывая вышесказанное, принимается N1=5, N2 =10.
Оптимальное расстояние между излучателями определяется формулой:
Подставив в нее значения, получим:
см.Ширина ДН решетки в плоскости Е определяется выражением
Соответственно для ширины ДН в плоскости Е получим:
Расстояние между излучателями в плоскости Н найдем из системы уравнений:
Выразив отсюда d1 получим:
см.Множитель решетки при синфазном питании элементов имеет вид:
,где
.Тогда для плоскости Н он запишется так:
Для плоскости Е:
Как было сказано ранее, ДН антенны является произведением ДН одного излучателя на ДН множителя решетки.
Соответственно ДН антенны в плоскости Н:
В плоскости Е
рис.9
Уровень боковых лепестков для решетки с оптимальным расстоянием между излучателями характеризуется следующим соотношением:
Для числа излучателей >10 КНД определяется по формуле:
,где D1 – КНД одного излучателя.
раз 
.Коэффициент усиления по определению – произведение КНД на КПД:
КПД определяется следующим выражением:
Коэффициент усиления с учетом потерь в диэлектрике:
раз 
.2.3 КОНСТРУКТИВНЫЙ РАСЧЕТ
Схема питания строки излучателей представлена на рис. 10
Направленный ответвитель распределяет энергию, поступающую от генератора, между излучателями в соответствии с выбранным соотношением мощности затем, через Н – тройники и плавные переходы от прямоугольного волновода к круглому, энергия поступает непосредственно к элементам решетки – диэлектрическим антеннам. Соединив таким образом излучатели в строке получим столбец из 5 волноводов, схема питания которого изображена на рис. 11.
рис.11
Излучатель представляет собой диэлектрический стержень, вставленный в круглый волновод. В круглом волноводе возбуждается волна
с помощью плавного перехода от прямоугольного волновода к круглому. Длину перехода круглого волновода в волновод заполненный диэлектриком стержня выберем 
. Чертеж излучателя приведен на рис.12: 
Для волны длиной 2.5 см используется прямоугольный волновод марки R120. Размеры волновода
, 
. Чтобы от перехода прямоугольный – круглый волновод не было отражения длина его должна быть не меньше длины волны. Конструкция перехода приведена на рис.13. 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В данной курсовой работе спроектирована антенная решетка диэлектрических стержневых антенн, удовлетворяющая заданным в техническом задании параметрам.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1) Антенны и устройства СВЧ. Проектирование ФАР: Учеб. пособие для ВУЗов / Под ред. Д.И. Воскресенского – М.: Радио и связь, 1994.
2) Антенны и устройства СВЧ. Проектирование ФАР: Учеб. пособие для ВУЗов / Под ред. Д.И. Воскресенского – М.: Советское радио, 1972.
3) Антенно-фидерные устройства. Драбкин А.Л. и др. – М.: Советское радио,1974.
4) Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. ВУЗов. – М.: Высш. шк., 1988.
5) Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устойств. – М.: Энергия, 1966.