Зеркальные параболические антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и других системах СВЧ диапазона.
Зеркальная параболическая антенна состоит из облучателя и отражающего металлического или металлизированного зеркала. Облучатель располагается в центре зеркала и представляет собой слабонаправленный излучатель. Отражающее зеркало выполняется в виде параболоида вращения, параболического цилиндра, сферы или может иметь специальный профиль, обеспечивающий необходимую ДН.
Они нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительной простоте конструкции, надежности работы, хорошим диапазонным свойствам, способности формировать различные ДН, возможности многофункциональной работы при выборе соответствующего облучателя и ряде других полезных свойств.
Однако, у зеркальных антенн есть несколько существенных недостатков: громоздкие и тяжелые механизмы вращения, ограниченная скорость управления ДН, трудно поддающийся ослаблению УБЛ, обратная реакция зеркала на облучатель и затенение облучателем поля.
В современных конструкциях принимаются меры для ослабления указанных недостатков: используются более легкие материалы конструкции, зеркала специальных форм.
В своей курсовой работе я рассчитывал пирамидальный рупорный облучатель. Такой рупор на конце волновода позволяет получить пространственную ДН, сравнительно симметричную относительно оси зеркала. Такой облучатель имеет более узкую ДН, чем волноводный, и поэтому может применяться в случаях более длиннофокусных параболоидов. Рупорный облучатель имеет значительно меньшее излучение в обратном направлении, чем волноводный.
Выбор геометрических размеров рупорного облучателя.
Геометрические размеры волновода и облучателя выберем из условия электродинамического подобия.
Размеры поперечного сечения прямоугольного волновода a и b:
Размеры раскрыва рупора в плоскостях Е и Н:
Длина волновода от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн.
Полная длина облучателя:
Расчет ДН облучателя в плоскостях Е и Н
В плоскости Н:
В плоскости Е:
Диаграммы направленности рупорного облучателя в плоскостях Е и Н практически совпадают, но так как в плоскости Е диаграмма направленности рупора шире чем в плоскости Н, то расчет амплитудного распределения поля вдоль раскрыва антенны будем производить, используя формулу для диаграммы направленности облучателя в плоскости Е.
Проведем аппроксимацию ДН в этой плоскости, функцией :
Из построенных графиков видно, что наилучшая аппроксимация главного лепестка наблюдается при n=8. Найдем оптимальный угол раскрыва зеркала, соответствующий максимальному коэффициенту использования поверхности для найденного значения n.
Из графиков получим, при n=8 .
- амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала в зависимости от диаграммы направленности рупорного облучателя имеет вид:
Где - диаграмма направленности облучателя
После подстановки, амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала принимает вид:
Аппроксимирующая функция:
, где
- принято для удобства расчета.
Построим реальное амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала и наложим на него аппроксимирующую функцию.