Исходные данные и задание на проектирование

1.        исходные данные и задание на проектирование

Выбрать и расчитать:

Ø Параметры облучателя;

Ø Основные геометрические размеры зеркал;

Ø Распределение поля в раскрыве;

Ø Диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

Ø Линию передачи;

Ø Коэффициент усиления и эффективность антенны;

Ø Профили сечения зеркал.

Вычертить:

Ø Конструкцию облучателя;

Ø Общий вид антенны;

Ø Профили сечения зеркал.

Расчётный вариант №42.

В данном варианте при расчётах необходимо учесть и придерживаться следующих исходных данных:

Ø Частота F, ГГц. 11

Ø Ширина диаграммы направленности Dq по уровню –3дБ (град.) 1,5

Ø Уровень боковых лепестков d в дБ. -23

Ø Мощность передатчика в импульсе P_И, кВт. 80

Ø Коэффициент усиления ‑‑

Ø Тип облучателя: диэлектрическая антенна.

2.        Расчёт основных конструктивных элементов антенны и линии передачи

2.1.    расчёт размера рефлекторов, фокусных расстояний, угловых размеров.

Перед началом расчётов основных конструктивных параметров зеркал двух зеркальной антенны по схеме Кассегрена рассмотрим рисунок 2.1., на котором показаны основные параметры зеркал.

Рис. 2.1. Эквивалентный параболоид.

На рисунке 2.1.: e – эксцентриситет гиперболического зеркала; y₀ – угол раскрыва большого зеркала (или параболоида); j₀ – угол зрения на малое зеркало (или угол раскрыва эквивалентного параболоида); f – фокусное расстояние большого зеркала (или параболоида); f_Э – фокусное расстояние эквивалентного параболоида; r_j ‑ расстояние до второго фокуса гиперболоида; r_y ‑ расстояние до первого фокуса гиперболоида; D – диаметр раскрыва большого зеркала (или параболоида); d – диаметр раскрыва малого зеркала (или гиперболоида).

Эксцентриситет гиперболического зеркала определяется соотношением:

 (2.1.) И поскольку для нашей антенны выбраны j₀ =15°, а y₀₀=90°, то значение эксценнтриситета e=1,303.

С учётом того, что нам заданы: ширина диаграммы направленности по уровню (–3дБ), т.е. Dq _‑3дБ =1,5° и уровень боковых лепестков d =-23 дБ и с учётом расчётных соотношений для круглого раскрыва, которые предоставлены в [1] (таблица 3.2, с. 26), рассчитаем диаметр большого зеркала D воспользовавшись соотношением:

 (2.2.) ‑ где l_{с в} длина волны в свободном пространстве.

 (2.3.) ‑ где С – скорость света 3×10⁸ м/с, а F – заданная рабочая частота антенны 11 ГГц.

Таким образом, получаем расчётное значение диаметра раскрыва большого зеркала:

D=1290,023мм.

Используя соотношение, связывающее диаметр раскрыва большого зеркала D, угол раскрыва большого зеркала y₀ и фокусное расстояние большого зеркала f , описанное в [1] на с. 23, найдём фокусное расстояние большого зеркала по формуле:

 (2.4.)

Воспользовавшись соотношениями 3.16 на с. 30 в [1] рассчитаем f_Э по формуле:

 (2.5.)

Используя соотношение 3.17 (тот же источник, и та же страница) произведём расчёт по формуле:

 (2.6.)

Используя соотношения 3.18 и 3.19 из [1] с 31 найдём r_y и r_j по формулам:

36,85мм. (2.7.)

280,042мм. (2.8.)

Профиль сечения зеркал z(x) определяется для большого зеркала из уравнения параболоида вращения в прямоугольной системе координат (x, y, z), имеющего вид:

 (2.9.)

а для малого зеркала из уравнения гиперболоида вращения:

 (2.10.)

Здесь: ; ; c=a×e

Размеры теоретически рассчитанных профилей сечения зеркал незначительно отличается от рассчитанных по программе (смотрите приложение 6), поскольку для обеспечения заданной Dq пришлось уменьшить теоретически рассчитанное по (2.4) фокусное расстояние f до 290мм., воспользовавшись при этом методическими указаниями из [1] с. 44, в которых говорится о том, что если расчётная ширина главного лепестка или коэффициента усиления антенны отличается от заданных значений на (10 ‑ 20)%, то можно произвести коррекцию зеркал, умножая все их линейные размеры на отношение:

Dq _{ПОЛУЧЕННОЕ}/ Dq _{ЗАДАННОЕ}

При этом, размеры облучателя и угловые размеры зеркальной системы остаются неизменными и сохраняется функция распределения поля и уровень боковых лепестков.