Расчет зеркальных антенн

Расчёт параболической антенны будем производить апертурным методом. Плотность потока излучения в апертуре равна плотности потока излучения в соответствующей точке зеркала, так как между зеркалом и апертурой лучи параллельны. Поэтому по ДН облучателя можно найти нормированное амплитудное распределение в раскрыве [4]:

Сделаем дополнительные преобразования:

.

Выразим через , (радиус зеркала) и :

.

В итоге, подставив и , получим:

Теперь определимся с . В целях получения лучших характеристик антенны (малые размеры и себестоимость, большее усиление) найдем оптимальный угол раскрыва , при котором коэффициент использования поверхности (КИП), а, следовательно, КНД максимальны. Приняв , получим по максимуму функции:

Зная и задавая значение , можно найти нормированное распределение амплитуды по раскрыву, которое затем аппроксимируется:

Подобрав значения и , ДН зеркальной антенны находят по формуле:

где - угловая переменная, - лямбда-функции, которые просто связаны с обычными функциями Бесселя:

Набрав все необходимые формулы в Mathcad, методом подбора нашёл такое , при котором ширина главного лепестка на уровне половинной мощности , уровень боковых лепестков . При этом старался добиться минимальных размеров зеркала по экономическим соображениям. В результате получил радиус зеркала . При таком значении нормированное распределение амплитуды по раскрыву показано на рис.19. Подобрав значения и , аппроксимировал его функцией рис.19:

Как видно из рис.19, хорошо приближается к . Отсюда получаем выражение для ДН антенны:

Нормированная ДН параболической антенны приведена на рис.20. Поскольку ДН облучателя обладает симметрией вращения относительно оси зеркала и зеркало представляет собой параболоид вращения, то ДН антенны в Е- и Н-плоскостях будут одинаковыми (рис.13).

Интересное из раздела

Расчет системы электропитания и ее элементов
Цель работы: составить по заданным условиям задания один из вариантов системы электропитания с расчетом и выбором ее элементов. Электропитание любой сис ...

Линейная антенная решетка
Антенны СВЧ широко применяют в различных областях радиоэлектроники - связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах инструмент ...

Анализ и синтез линейной системы автоматического управления
Анализ системы автоматического управления Исходные данные: Рассмотрим структурную схему III изображенную в табл. П-1.1. Параметры ...