Проектирование фазированной антенной решётки - Курсовая работа

Фазированная антенная решетка (ФАР) антенная решетка с управляемыми фазами или разностями фаз (фазовыми сдвигами) волн, излучаемых (или принятых) ее элементами (излучателями). Управление фазами (фазирование) позволяет: формировать (при весьма разнообразных расположениях излучателей) необходимую диаграмму направленности (ДН) ФАР (например, остронаправленную ДН - луч); изменять направление луча неподвижной ФАР и т. о. осуществлять быстрое, в ряде случаев практически безынерционное, сканирование - качание луча; управлять в определенных пределах формой ДН - изменять ширину луча, интенсивность боковых лепестков и т.п.Амплитудное распределение выбирается исходя из уровня боковых лепестков, который указан в задании, в данном случае УБЛ=-17 ДБ. Этому амплитудному распределению соответствует ряд параметров: приИспользуя данные найденные ранее можно определить мощности, подводимые к каждому излучателю. где (1.4) х - вектор координат рассчитываемый по формуле: , где(1.5) n - порядковый номер излучателя(отсчет с нуля), d - расстояние между излучателями, L - размер апертуры.Для обеспечения необходимых требования по заданию, необходимо применить остронаправленный излучатель. Будем составлять решетку из рупорных излучателей по следующим причинам:-они являются естественным продолжением волноводной секции, простота конструкции;Выбираем волновод из условия: , где ?= 0,06 м, а - широкая стенка. Получим выражение . По таблице параметров стандарных прямоугольных волноводов получим следующие размеры волновода: стенка а = 48 мм, стенка b= 24 мм, толщина стенок s= 2 мм. В прямоугольных волноводах распространяются волны типов Hmn и Emn (m и n - число полуволн, соответственно, по широкой и узкой стенкам). Внутри волноводы заполнены воздухом; в тех случаях, когда требуется высокая стабильность параметров, волноводы изнутри покрываются тонкой пленкой лака, для уменьшения потерь - серебрятся или золотятся.Они могут формировать диаграммы направленности шириной от 100-140° (при раскрыве специальной формы) до 10-20° в пирамидальных рупорах. Возможность сужения диаграммы рупора ограничивается необходимостью резкого увеличения его длины. Недостатком рупорных антенн являются: громоздкость конструкции, ограничивающая возможность получения узких диаграмм направленности; трудности в регулировании амплитудно-фазового распределения поля в раскрыве, которые ограничивают снижения уровня боковых лепестков и создания диаграмм направленности специальной формы.1) Рассчитаем размеры раскрыва рупора - ap, bp (рис. В плоскости Н ширина ДН связана с раскрывом ap соотношением: ,(2.6) где по условию равно 35°, мм - из условия, а значение 1.18 дано в радианах, которое надо перевести в градусы: 1.18рад=67.6°. 2) Длину рупора характеризуют два размера: h-расстояние от раскрыва до горловины рупора, одинаковое в плоскостях Н и Е; RE и RH-расстояние от раскрыва до точки, в которой сходятся ребра пирамидального рупора в плоскостях Е и Н соответственно (рис.Отражение в рупорной антенне возникает в 2-ух сечениях: в раскрыве рупора и в его горловине (рис. ,(2.13) где постоянная распространения в прямоугольном волноводе, поперечное сечение которого равно раскрыву рупора. ? и ар-длина волны и большая стенка раскрыва рупора соответственно. (2.15) где - углы отклонения боковых стенок пирамидального рупора от нормали к плоскости раскрыва, - длина волны в волноводе Для нахождения углов раскрыва воспользуемся формулами: (2.16) Модули коэффициентов отражения имеют сравнительно не большой разброс, фазы коэффициента отражения, в разных экземплярах, изменяются весьма незначительно.Сочленение рупора с волноводом является самосогласованным, если выполняется условие: (2.21)При расчете диаграммы направленности антенны поле в раскрыве можно принимать синфазным (?=0), так как в правильно спроектированном рупоре фазовая ошибка не изменяет существенно диаграмму направленности. Диаграмма направленности рупора F(?,?) может быть приближенно рассчитана по формуле Кирхгофа с учетом поправки на векторный характер электромагнитного поля.Если переводить в децибелы получим: ДБ При построении ДН всей АР добавляется множитель решетки - FP, , где N - количество излучателей, . Исходные данные и формулы для построения: ДН в плоскости Е (горизонтальной) имеет вид представленый на рис.9. Для оценки ширины ДН воспользуемся рис.10. Из рис.9 и рис.10 явно видно, что требуемые по заданию параметры ширины диаграммы и уровня боковых лепестков обеспечиваются данной конструкцией.Для уменьшения отражения изгибы делают на участках длиной в несколько длин волн. Волновод можно изгибать как по широкой стенке (Е-изгиб), так и по узкой стенке (Н-изгиб). Оптимальные размеры Е и Н уголковых изгибов для прямоугольного волновода могут быть определены следующим образом: Так как мм и мм отношение , следовательно, для Е-уголка , а для Н-уголка .Маломощные согласованные нагрузки применяются в большинстве СВЧУ приемников. В большинстве случаев поглотитель имеет специальные скосы со стороны падающей волны для уменьшения отраже

Содержание

Введение

Глава 1. Расчет характеристик антенны

1.1. Расчет геометрических параметров антенны

1.2. Расчет значений амплитудного распределения

Глава 2. Выбор излучателя и расчет его параметров

2.1.Выбор типа излучателя

2.2.Выбор размеров волновода

2.3. Расчет основных характеристик волновода

2.4. Расчет параметров пирамидального рупора

2.4.1. Расчет размеров излучателя

2.4.2. Расчет коэффициента отражения

2.4.3. Согласование излучателя с волноводом

2.5. Диаграмма направленности излучателя

2.6. Расчет КНД, КУ, КПД

2.7. Диаграмма направленности всей антенной решетки

Глава 3. Расчет элементов тракта

3.1. Расчет изгибов волноводного моста

3.2. Расчет поглощающей нагрузки

3.3. Расчет волноводно-щелевого моста

Глава 4. Расчет фазовращателя

4.1. Критерии выбора фазовращателя

4.2. Расчет параметров фазовращателя

Глава 5.

5.1. Описание конструкции

Список литературы излучатель антенна волновод отражение решетка

Фазированная антенная решетка (ФАР) антенная решетка с управляемыми фазами или разностями фаз (фазовыми сдвигами) волн, излучаемых (или принятых) ее элементами (излучателями). Управление фазами (фазирование) позволяет: формировать (при весьма разнообразных расположениях излучателей) необходимую диаграмму направленности (ДН) ФАР (например, остронаправленную ДН - луч); изменять направление луча неподвижной ФАР и т. о. осуществлять быстрое, в ряде случаев практически безынерционное, сканирование - качание луча; управлять в определенных пределах формой ДН - изменять ширину луча, интенсивность боковых лепестков и т.п. Эти и некоторые другие свойства ФАР, а также возможность применять для управления ФАР современные средства автоматики и ЭВМ обусловили их перспективность и широкое использование в радиосвязи, радиолокации, радионавигации, радиоастрономии и т.д. ФАР, содержащие большое число управляемых элементов (иногда 104 и более), входят в состав различных наземных (стационарных и подвижных), корабельных, авиационных и космических радиоустройств. Ведутся интенсивные разработки в направлении дальнейшего развития теории и техники ФАР и расширения области их применения.

Глава 1. 1.Расчет характеристик антенны