Антенна РЛС – параболоид вращения

После преобразования множитель решетки имеет вид:

F2(θ) =2cos [900(1-cos(θ))] (5)

Для одиночного, горизонтально расположенного вибратора диаграмма направленности горизонтальной плоскости определяется выражением:

(6)

Eθ – поле в рассматриваемом направлении;

Emax – поле в направлении максимального и

злучения (θ=00);

Θ – угол отсчитываемый от нормали к вибратору.

Окончательно диаграмму направленности в горизонтальной плоскости вибратора с контррефлектором можно записать в виде:

(7)

Диаграмма направленности вибратора с контррефлектором в горизонтальной плоскости представлена на рисунке 5.

Рисунок 5 – Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости контррефлектора.

Диаграмма направленности системы в вертикальной плоскости определяется одним только множителем F2(θ), так как излучение одиночного горизонтального вибратора в этой плоскости ненаправленное, представлена на рисунке 6.

Рисунок 6 – Диаграмма направленности в вертикальной плоскости контррефлектора.

Учитывая, что форма диаграммы направленности как в горизонтальной, так и вертикальной плоскостях для большинства применяющихся облучателей мало отличается друг от друга в пределах угла раскрыва зеркала, для упрощения в дальнейших расчетах используется в обоих плоскостях более широкая из диаграмм направленности.

в) Расчет входного сопротивления.

Входное сопротивление полуволнового вибратора с контррефлектором в виде диска, расположенного на расстоянии d = λ /4, рассчитывается как сумма:

Z1=Z1,1+Z1,2 (8)

Где Z1,1 – собственное сопротивление вибратора Z1,1 =(73.1+j42.5) Ом;

где Z1,2 – наведенное сопротивление, вносимое пассивным вибратором в сопротивление активного вибратора.

Так как в рассматриваемом случае в пассивном вибраторе ток противоположен по фазе току в активном I2=-I1, то величина наведенного сопротивления связывается с величиной взаимного сопротивления следующим образом:

Z1,2 =-ZǍC (9)

Величину взаимного сопротивления можно определить по графикам, приведенным в книге Г.З. Айзенберга:

ZǍC=(-13-j30) Ом

Таким образом, наведенное сопротивление можно записать так:

Z1,2 =(13+j30) Ом, а величина входного сопротивления вибратора с контррефлектором в виде диска определится из выражения:

Z1=Z1,1+Z1,2=(86.1+j72.5) Ом.

Для согласования вибратора с питающим фидером желательно, чтобы входное сопротивление вибратора было чисто активным. Для получения чисто активного входного сопротивления вибратор укорачивают; подбор величины укорочения вибратора рекомендуется производить экспериментальным путем.

г) Расчет коэффициента направленного действия.

Коэффициент направленного действия облучателя в виде вибратора с диском по сравнению с ненаправленным излучением можно рассчитывать по формуле:

. (10)

Где RΣ – сопротивление излучения облучателя;

А – функция, характеризующая диаграмму направленности облучателя;

Аmax – значение функции в направлении максимального излучения.

Для полуволного вибратора с диском величина

Аmax =N∙60=2∙60=120.

Поэтому численное значение коэффициента направленного действия равно:

3.2. Щелевой облучатель

Щелевой облучатель удобен при работе в наиболее короткой части сантиметрового диапазона (λ = 3 см и ниже), так как конструкция его наиболее компактна и проста для работы в этом диапазоне. Щелевой облучатель можно защитить от атмосферных влияний, закрыв его излучающие отверстия полистироловыми пластинками.

Это вибратор можно использовать при частотах свыше 10ГГц, а зеркальную антенну можно использовать и в таком диапазоне. Щелевой вибратор представлен на рисунке 7.

Рисунок 7 – Щелевой вибратор с вертикальным и горизонтальным расположением щелей.

Конструкция двухщелевого облучателя может быть осуществлена в виде закрытого на концах Т-образного прямоугольного волновода. Щели в этом волноводе прорезаются симметрично относительно питающего волновода. В зависимости от заданной поляризации поля излучения облучатель располагается либо как показано на рисунке 5, а для горизонтальной поляризации электрического поля, либо как показано на рисунке 5б для вертикальной поляризации поля.

Рекомендуется следующий порядок расчета такого двухщелевого, облучателя:

а) Длину щели выбирают равной 0,47λ, так как резонанс наступает не точно при длине щели 2∙l=λ/2, а при несколько меньшей длине. Укорочение щели соответствует укорочению эквивалентного металлического вибратора.

б) При расчете согласования резонансной поперечной щели, прорезанной в широкой стенке прямоугольного волновода с волной Н10, принимаем, что волновод закорочен с одного конца, а другой конец в направлении от щели к генератору согласован или бесконечен. Расстояние от закороченного конца до оси щели принимается равным λв/2 (λв – длина волны в волноводе), так как в этом случае входное реактивное сопротивление этого участка обращается в нуль. Если резонансное сопротивление поперечной щели представить как последовательное сопротивление в эквивалентной схеме, то условие согласования щели с волноводом можно записать как равенство последовательного сопротивления щели волновому сопротивлению волновода. Сопротивление поперечной щели, прорезанной симметрично относительно оси, нормированное к волновому сопротивлению волновода, выражается следующим образом:

(11)

Где a и b – размеры широкой и узкой стенок волновода;

λ – длина волны генератора.

Поэтому условие согласования имеет вид:

(12)

Из равенства находят размер узкой стенки b волновода при выбранном размере широкой стенки а.

Согласование Т-образного волновода с питающим волноводом осуществляется экспериментальным путем при помощи сужения узкой стенки b питающего волновода и изменения длины реактивного штыря, ввинчиваемого в торец Т-образного волновода на его широкой стенке по оси симметрии облучателя.

в) Расстояние между щелями выбирают из условия получения в вертикальной плоскости диаграммы направленности, мало отличающейся от формы диаграммы направленности в горизонтальной плоскости. Выбранное из этого условия расстояние между щелями получается порядка d ≈λ/2. Для расположения щелей по рисунку 5а, диаграмму направленности двухщелевого облучателя в горизонтальной плоскости определяют из формулы:

(13)

Где – волновое число;

 Скачать реферат