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

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

Проект макета на основе PIC контроллера
Сегодняшний день развития вычислительной техники характеризуется бурным развитием сетевых технологий. При этом, основной упор делается на технологии, позволяющи ...

Исследование входных цепей радиоприемников
Цель работы: Закрепление теоретических знаний и экспериментальное исследование входных цепей при емкостной, индуктивной и смешанной связи с ненастрое ...