Элементы стержневых диэлектрических антенн и их преимущество. Теория диэлектрических волноводов, антенн бегущей волны. Выбор волновода, диэлектрика и геометрии стержня. Расчет одиночного излучателя и антенной решетки. Схема питания строки излучателей.
Антенно-фидерное устройство, обеспечивающее излучение и прием, является неотъемлемой частью любой радиотехнической системы.Диэлектрические стержневые антенны относятся к антеннам бегущей волны с замедленной фазовой скоростью( ). Применяются стержни прямоугольного и круглого сечения. Наряду со стержнями применяются диэлектрические трубки. Поперечное сечение стержней, как правило, сужается от обоймы к свободному концу, а трубок - чаще остается постоянным по всей длине. Внутренняя полость металлической обоймы возбуждается при помощи коаксиального фидера или волновода и сама является, по сути, отрезком волновода, в свою очередь обойма возбуждает диэлектрический стержень, который является по сути своей диэлектрическим волноводом.Волна с такой частотой может распространяться в круглом волноводе типа С-120, внутренним диаметром 1,745 см. Расчет геометрии стержня: Так как техническим заданием определен коэффициент усиления антенны, то он будет определять геометрические размеры. По определению коэффициент усиления антенны равен произведению КПД на КНД: Для простоты расчета КПД принимается равным 100%, т.е.: Неидеальность диэлектрика будет учтена далее. Для определения диаметра стержня необходимо найти коэффициент замедления - отношение скорости света в вакууме к фазовой скорости: Из приведенного на рисунке 2 графика следует, что для данного коэффициента замедления отношение т.е. Расчет ДН излучателя: При расчете ДН антенны предполагают, что волна, отраженная от конца стержня пренебрежимо мала, а также волна, распространяющаяся вдоль стержня, является волной с замедленной фазовой скоростью, которая не изменяется по длине стержня.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. 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).Схема питания строки излучателей представлена на рис. 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.В данной курсовой работе спроектирована антенная решетка диэлектрических стержневых антенн, удовлетворяющая заданным в техническом задании параметрам.
