Расчет геометрических и электродинамических характеристик поля

2. Расчет геометрических и электродинамических характеристик поля

a)   диаграммы направленности облучателя

Расчет сводиться к определению геометрических размеров облучателя, при которых уменьшение амплитуды поля на краю раскрыва зеркала происходит до одной трети амплитуды поля в центре раскрыва, и диаграммы направленности облучателя.

Рисунок 3 – открытый конец прямоугольного волновода

ДН рупорной антенны рассчитываются по формулам:

в Е плоскости

в Н плоскости , где

β₀ = 2×π/λ – волновое число

 -аппроксимация аналитического вида ДН облучателя

Т.к. Ro-радиус раскрыва зеркала, был вычислен по приблизительной формуле он не удовлетворяет вычислениям, вследствие чего я выбрал Ro=0,407 (м) удовлетворяющий дальнейшим вычислениям.

d_p= 2 × R₀ = 2 × 0,407= 814 (м);

S = π × R² = 3.14 × 0,407 = 1,52 м², площадь апертуры зеркала;

График 2– ДН облучателя (открытый конец прямоугольного волновода)

b)   распределение поля в апертуре зеркала

Расчет распределения поля в апертуре зеркала осуществляется по следующим формулам:

, где

F₀(Y) – диаграмма направленности облучателя, Y₀ – угол раскрыва, Y - текущий угол.

, где

f₀ – фокусное расстояние.

 

График 3 – Распределение поля в апертуре зеркала

В данном случае Y₀ – текущий угол, а Y - сдвиг фаз между токами.

3. Расчет пространственной диаграммы направленности и определение параметров параболической антенны

Инженерный расчёт пространственной диаграммы направленности ДН параболической антенны часто сводится к определению ДН идеальной круглой синфазной площадки с неравномерным распределением напряжённости возбуждающего поля. В данном случае распределение напряжённости возбуждающего поля в основном определяется ДН облучателя в соответствующей плоскости. Выражение для нормированной ДН зеркальной параболической антенны при этом имеет вид:

,

где J₁, J₂ – цилиндрические функции Бесселя первого и второго порядка.

,

где

Е_кр, Е_мах – амплитуды поля на краю и в центре раскрыва.

Коэффициент, показывающий во сколько раз амплитуда возбуждающего поля, на краю раскрыва меньше амплитуды в центре раскрыва в соответствующей плоскости с учётом различий расстояний от облучателя до центра зеркала и до края зеркала;

Построим ДН зеркальной параболической антенны:

a)         для плоскости Н

График 4 – Пространственная ДН в плоскости Н

b)         для плоскости Е

График 5 – Пространственная ДН в плоскости Е

Уровень боковых лепестков.

Для плоскости Е

 

Для плоскости Н

Приближенно коэффициент направленного действия зеркальной антенны определяется выражением:

,

где

S – площадь раскрыва;

υ_рез – результирующий коэффициент использования поверхности

Коэффициент использования поверхности:

Эффективная площадь антенны:

Коэффициент направленного действия:

Коэффициент усиления антенны: