Проектування дзеркальної антени НВЧ

де х — координата по осі, перпендикулярній осі оправлення;

у — координата по осі, що збігається з віссю опрапки;

г — радіус кривизни радіусної крайки роликового

давильника в діаметральному перетині;

α — кут нахилу нормалі в точці торкання роликового

давильника до осі оправлення.

На радіусній крайці роликового давильника в його діаметральних перетинах виконано n пазів, глибина, ширина і крок яких визначені з пластичних властивостей і товщини матеріалу заготовки.

 

 

 

1. Вибір опромінювача і його розрахунок.

1.1. Обгрунтування вибору опромінювача і його ДС.

Дзеркальні параболічні антени збуджуються в основному напівхвилевим вібратором з рефлектором або невеликим рупором, які розташовуються в фокусі параболоїда. Опромінювач являється слабо направленою антеною і вирішує наступні задачі:

а) формування сферичного або циліндричного фронту хвилі;

б) забезпечення заданого амплітудного розподілення поля в розкриві дзеркала.

За рахунок властивостей параболи, сферична хвиля в розкриві параболоїда перетворюється в плоску, а широка ДС випромінювача – у вузьку ДС відбивача [2]. В якості опромінювала дзеркальної антени виберемо напівхвилевий вібратор з дисковим рефлектором. По методу підводу енергії використаємо живлення коаксіальним фідером. Такий опромінювач є типовим для багатьох практичних задач і має нескладну конструкцію (рис. 3). Взаємне розташування опромінювача і параболи показано на рис. 4.

λ–робоча довжина хвилі;

ψо– кут розкриву;

F – фокусна відстань.

Рисунок 3 – Вібратор з дисковим Рисунок 4– Розміщення опромінювача . рефлектором. відносно параболи.

ДС вібратора без рефлектора має два пелюстки в площині осі з максимами в протилежних напрямках [1]. Для створення однонаправленого випромінювання використовують пасивний рефлектор. Застосування дискового рефлектора забезпечує створення ДС з майже осьовою симетрією, тобто F(ψ,ξ) = F(ψ) (ψ,ξ – полярні кути). Для створення одно направленої ДС вібратор розміщують на відстані приблизно 0,25λ відносно вібратора. Електромагнітна хвиля відбивається від рефлектора зі зсувом фази на 180° і так як проходить лишній проміжок шляху, довжиною в півхвилі (від вібратора до рефлектора і назад), складується в фазі з хвилею, що поширюється від вібратора. Таким чином, напруженість поля в бік рефлектора майже дорівнює нулю, а в протилежному напрямку – подвоюється. В результаті створюється ДС з одним максимумом в напрямку, перпендикулярному площині рефлектора.

Нормована ДС напівхвилевого вібратора з дисковим рефлектором для кутів 0≤ψ≤π/2 в першому наближенні може бути апроксимована формулою:

F(ψ) = соs2 (ψ).

1.2. Коефіцієнт спрямованої дії опромінювача.

КСД антен визначається відносно ізотропного випромінювача і в загальному випадку описується виразом:

D = ,

де PΣ0 – потужність випромінювання неспрямованої антени;

PΣ – потужність випромінювання спрямованої антени.

КСД симетричного вібратора розраховується по формулі:

D = (1 - cos kl),

де k = – хвилеве число;

l – довжина плеча вібратора;

λ – довжина робочої хвилі;

RΣП – опір випромінювання вібратора,

віднесений до струму пучності.

Для напівхвилевого вібратора, в якого:

RΣП = 73,1 Ом (довідкова література [2]);

2l = l/2; l = l/4;

cos kl = cos = cos = 0;

D = = » 1,64.

При застосуванні дискового рефлектора опір випромінювання напівхвиле-вого вібратора дещо зміниться [2]:

RåC = RΣП + RВЗ,

де RВЗ – взаємний опір вібратора і рефлектора.

З таблиці IV.1 [2] для h = 0 i d = 0,5 (h –висота підняття рефлектора відносно вібратора; d – відстань між ними) знаходимо: RВЗ = -12,7.

Оскільки струми вібратора і його дзеркального зображення протифазні (відстань між ними 0,5l), тоді перед другим доданком буде знак ”–“ :

RåC = RΣП – RВЗ

RåC = 73,1 ­­­­– (–12,7) = 73,1 + 12,7 = 85,8 Ом

Результуючий КСД опромінювача Dопр перераховується за формулою:

Dопр = ,

де m – відношення амплітуд струмів вібратора і рефлектора.

У пасивного рефлектора m » 1, тоді:

Dопр = ,

Dопр = = 1,397 » 1,4.

1.3. Середня довжина хвилі діапазону.

Дзеркальні антени можуть використовуватися для роботи як на фіксованій частоті так і у діапазоні частот.При використанні дзеркальної антени у діапазоні частот, розрахунок ведеться на середній довжині хвилі робочого діапазону λс [3]. Середня довжина хвилі λс відповідає середній частоті fс, яку можна знайти як середнє арифметичне між граничними частотами діапазону 1,9…2,1 ГГц:

fс = ,

де fmin = 1,9 ГГц – мінімальне значення частоти в робочому діапазоні;

f max = 2,1 ГГц – максимальне значення частоти в робочому діапазоні.

fс = 2 ГГц.