Проектирование зеркальных антенн и устройств СВЧ - Курсовая работа

Широкое использование зеркальных антенн объясняется простотой конструкции, возможностью получения почти любого применяемого на практике типа ДН, высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т.д. В зеркальных антеннах применяются следующие основные типы зеркал: параболические (параболоид вращения, усеченный параболоид, параболический цилиндр), сферические, плоские и уголковые, специальной формы, двух-и многозеркальные.Последовательность расчета излучающей части зеркальной антенны (ЗА) зависит от характера технического задания (ТЗ) на проектирование. Как правило в ТЗ заданы целевое назначение антенны, рабочая частота и требования к направленным свойствам ЗА, которые необходимо проанализировать. Классическими представителями зеркальных антенн являются параболические антенны, которые могут выполняться в виде параболоида вращения, параболического цилиндра или закрытой конструкции, ограниченной параллельными проводящими плоскостями. Принцип работы параболической антенны состоит в следующем: она состоит из металлического отражателя (рефлектора) 1, облучателя 2, помещаемого в фокусе параболоида вращения, и питающего фидера 3 (рис. Так как отражающей поверхности придается параболическая форма, сумма расстояний от фокуса до поверхности отражателя и от отражателя до плоскости, перпендикулярной фокальной оси, является постоянной величиной, поэтому к поверхности раскрыва антенны переизлученные колебания приходят в одной и той же фазе.Выберем функцию амплитудного распределения в соответствии с заданным условием из таблиц.Размеры раскрыва зависят от ширины ДН, рабочей длины волны и выбранных функций распределения.В параболоиде вращения (или усеченном параболоиде вращения) облучатель должен создавать сферическую волну. У такой волны амплитуда убывает с увеличением расстояния r от источника (облучателя) обратно пропорционально r (в среде без потерь). После отражения от зеркала фронт волны становится плоским, а амплитуда плоской волны в среде без потерь не зависит от расстояния. Исходя из сказанного выше, связь ДН облучателя f(y) и поля в раскрыве с точностью до постоянного множителя можно записать в виде: , где . Нормируя ДН по максимуму fmakc(y) = r(0) Е(0) = f, получим расчетную формулу для нормированной ДН 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; в) облучатель должен иметь устойчивый общий фазовый центр в двух плоскостях, совмещаемый с фокусом параболоида вращения;Размеры раскрыва и выбираем на основе найденных ранее ДН облучателя в двух плоскостях. Скорректированные размеры размеров рупора: Найдем размеры волновода исходя из следующих соображений: волновод должен обеспечить прохождение лишь волны основного типа, пропускать необходимую мощность. [1] находим - данный волновод допускает КВТ, что больше необходимой мощности. 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.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. 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 .

Содержание

Введение

1. Выбор формы раскрыва зеркала

2. Выбор функции амплитудного распределения поля в раскрыве зеркала

3. Расчет размеров раскрыва

4. Расчет ДН облучателя

5. Выбор и проектирование облучателя

6. Проектирование рупорного облучателя

7. Расчет реального распределения поля и ДН зеркала

Зеркальные антенны являются наиболее распространенными типом направленных антенн в сантиметровом, дециметровом и отчасти метровом диапазонах волн. Широкое использование зеркальных антенн объясняется простотой конструкции, возможностью получения почти любого применяемого на практике типа ДН, высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т.д.

В зеркальных антеннах применяются следующие основные типы зеркал: параболические (параболоид вращения, усеченный параболоид, параболический цилиндр), сферические, плоские и уголковые, специальной формы, двух- и многозеркальные.

В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование нескольких ДН общим зеркалом (в том числе суммарных и разностных). Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном угловом секторе. Зеркальные антенны являются наиболее распространенным типом антенн в космической связи и радиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн удается создавать гигантские антенные сооружения с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемой тысячами квадратных метров.