Антенны и устройства СВЧ

Тракт состоит из линзы, рупора, прямоугольного волновода, изгиба волновода, прямоугольного волновода, перехода на круглый волновод, вращающегося сочления на круглом волноводе, перехода на прямоугольный волновод, прямоугольного волновода, изгиба волновода, перехода на круглый волновод, вращающегося сочления на круглом волноводе, перехода на прямоугольный волновод.5. Выбор типа линии передачиЧастота излучения Для частоты 7.5 ГГц подходит волновод МЭК-70Мощность переносимая волнами в волноводе не должна превышать допустимой величины Pв < Рдоп.Обычно Рдоп≈ - предельная мощность пропускания волновода. Под понимают мощность при которой напряженность электрического поля в волноводе достигает пробивного напряжения .Мощность переносимая в прямоугольном волноводе Определим E0Пробивное напряжение воздуха Eпрел=29 кВ/cм. Поэтому волновод заполненный воздухом применим. 6 Расчет геометрических размеров облучателя и линзыШирина диаграммы направленности антенны на уровне половинной мощности связана с рабочей длиной волны и размером раскрыва антенны D соотношением , (1)где - коэффициент, учитывающий закон распределения амплитуды поля на раскрыве и равен 70 для сферической или параболической антенны. ,Необходимо чтобы излучатель (рупор) облучал данную поверхность линзы. Поэтому определим размеры излучателя и расстояние между рупором и диэлектрической линзой.Для этого определим тип линзы и рупора. Определим параметры рупора и условия λ = 4 см и мощность излучения P = 200 кВт.Частота излучения Расстояние от точки фокуса до поверхности линзы определяется из соотношениягде η – есть по сути угол раскрыва рупора.Определим этот угол при заданной апертуре антенны.Известно, что гиперболическая поверхность, профиль которой определяется уравнением Откуда определим коэффициент r0Возьмем производную dz от выражения И определим максимумПодставим z в уравнение и определим F через радиус линзы y=R=47см.F=40.55 смТолщина линзы h=40.55/3.5=11.58Определим угол раскрыва рупора Общий угол равен 84 градусаРезультаты расчетов приведены в таблицеη, град04812162024r(η), см40.5540.7141.2242.0843.3545.0847.37η, град283236404243r(η), см50.3754.2859.4666.2370.8573.37Рассчитаем значение множителя A(η)учитывающий характеристики линзыРассчитанные значения приведены в таблицеη, град04812162024A(η), см111.0061.0151.0261.041.058η, град283236404243A(η), см1.0781.11.1271.1561.171.1798.Характеристики рупораФормулы для расчета облучателей апертурных антеннДиаграмма направленности пирамидального рупора с допустимыми фазовыми искажениями можно рассчитать по выражениям: и Ширина главного лепестка ДНА по нулевому излучению в плоскости H:{\displaystyle 2\phi _{0H}=170^{\circ }{\frac {\lambda }{L_{H}}}}Ширина главного лепестка ДНА по нулевому излучению в плоскости E:{\displaystyle 2\phi _{0E}=115^{\circ }{\frac {\lambda }{L_{E}}}}Так как При равенстве {\displaystyle L_{E}} DНи DЕ{\displaystyle L_{H}} ДНА в плоскости Н получается в 1.5 раза шире, часто, для получения одинаковой ширины лепестка в обоих плоскостях, выбираютDН≈ 1.5 DЕ {\displaystyle L_{H}}  {\displaystyle L_{H}=1{,}5L_{E}}Для удержания фазовых искажений в раскрыве рупора в допустимых пределах (не более {\displaystyle \pi /2}π/2) необходимо, чтобы выполнялось условие (для пирамидального рупора):{\displaystyle {\frac {\pi }{4\lambda }}\left({\frac {L_{E}^{2}}{R_{E}}}+{\frac {L_{H}^{2}}{R_{H}}}\right)\leqslant {\frac {\pi }{2}}}, где RE{\displaystyle R_{E}} и {\displaystyle R_{H}} RH— высоты граней пирамиды, образующей рупор.Длина рупора около 10 см удовлетворяет данному условию.Проведем расчет ДН рупоров9 Расчет распределения поля линзовой антенны и аппроксимирующих функций Для каждого угла η рассчитаем соответствующую координату на раскрывеρ(η) = rsinηРезультаты расчета координаты на раскрывеη, град04812162024r(η), см40.5540.7141.2242.0843.3545.0847.37ρ(η)02.845.748.7511.9415.4119.26ρ(η)/ρo00.060.120.190.250.330.41η, град283236404243r(η), см50.3754.2859.4666.2370.8573.37ρ(η)23.6328.7734.9542.5747.450ρ(η)/ρo0.50.610.740.911.001.06ρo = D/2=47Рассчитаем закон распределения амплитуды поля на излучающемраскрыве линзы E = A(η)*f(η)f(42)=0.12Определим Рассчитаем теоретические функции, аппроксимирующие распределение амплитуды поля в раскрыве линзовой антенны - для круглого раскрыва, Далее рассчитывают диаграмму направленности антенны. Для круглогораскрыва диаметром D выражение имеет вид.Значения лямбда функции от аргумента приведены в таблице . ηUΛ1Λ200110.20.2570.990.9940.40.5150.9560.970.60.7720.9230.9530.81.030.860.9211.2870.790.831.21.5450.7450.8251.41.8020.640.761.62.0590.530.721.82.3170.470.6282.02.5740.370.562.22.8310.280.462.43.0880.190.42.63.3460.0850.322.83.6030.0110.263.03.860.0070.213.24.117-0.020.173.44.374-0.080.0113.64.631-0.110.073.84.888-0.1250.01345.145-0.130.0014.25.402-0.11-0.0164.45.658-0.10-0.0424.65.915-0.09-0.0464.86.171-0.08-0.05656.428-0.057-0.0575.26.684-0.037-0.0545.46.941-0.01-0.0525.67.1970.01-0.0485.87.4530.032-0.02967.7090.047-0.025Диаграмма направленности антенны