Расчет параметров облучателя

В качестве облучателей зеркал применяют слабонаправленные антенны, обладающие однонаправленным излучением (в сторону малого зеркала). Фазовый центр облучателя совмещается со вторым фокусом малого зеркала. При этом облучатель должен создавать в пределах угла его раскрыва сферическую или близкую к ней волну.

ДН облучателя должна обеспечивать требуемое амплитудное распределение в раскрыве при малом переливании энергии через края зеркала, по возможности обладать осевой симметрией и минимальным уровнем боковых и задних лепестков. Желательно иметь малые размеры облучателя, чтобы уменьшить его экранирующее действие (теневой эффект). Облучатель и его тракт питания следует рассчитывать и конструировать так, чтобы заданная мощность пропускалась без возможности пробоя диэлектрика.

В соответствие с техническим заданием выбираем в качестве облучателя диэлектрическую стержневую антенну.

Диэлектрические стержневые антенны относятся к антеннам поверхностных волн осевого излучения, широко применяются в диапазоне сантиметровых волн. Антенны представляют собой диэлектрический стержень, выполненный из высокочастотного диэлектрика с малыми потерями (полистирол, тефлон и др.).

Отражённая от конца стержня волна приводит к появлению в ДН дополнительных боковых лепестков, соответствующих излучению антенны в обратную сторону. Для уменьшения отражённой волны придадим стержню коническую форму.

Так как рабочая частота достаточно высока fр=14 ГГц (больше 3 ГГц), то целесообразно использовать волноводное возбуждение антенны с плавным переходом от прямоугольного волновода к круглому волноводу.

Для эффективного возбуждения стержня диэлектрической антенны его начальный диаметр должен удовлетворять требованию:

Фазовая скорость волны на конце стержня должна соответствовать фазовой скорости волны в свободном пространстве, что примерно выполняется, если диаметр на конце стержня соответствует

Примем относительную диэлектрическую проницаемость материала стержня εr=2 (фторопласт-4). Длина волны определяется формулой:

Для рабочей частоты длина волны составит λ=0.021m. Подставив исходные данные, получим:

,

.

Величина dмах будет являться диаметром 2a круглого волновода, в который вставляется стержень. Для простоты крепления диэлектрического стержня внутри волновода соответствующий небольшой участок стержня необходимо изготовить цилиндрической формы. В качестве рабочего типа волны выбирается основной тип волны для круглого волновода Н11. Рабочий диапазон частот в одномодовом режиме определяется условием:

где - критическая частота основной волны,

- критическая частота волны высшего порядка.

Можно получить диапазон допустимых значений радиуса круглого волновода: . Рассчитанный диаметр не соответствует стандартному (рекомендации МЭК) волноводу С140.Поэтому выберем допустимый размер диаметра 15мм.

Если учесть изменившееся значение dmax, то конечный диаметр стержневой антенны составит dmin»9.4 мм (прежним остается отношение большого и малого диаметра антенны).

Определим величину коэффициента замедления фазовой скорости волны в стержне. Величина коэффициента замедления определяется средним значением диаметра стержня:

получим: dср=12 мм.

Для определения величины коэффициента замедления воспользуемся графиком зависимости величины x от d/l (рис. 1) . Для рабочей длины волны l=21 мм отношение d/l (в качестве d используется значение dср) составит 0.47. По графику при er=2 и d/l=0,57 находим величину коэффициента замедления: x≈0,91.

рис. 1 Фазовая скорость в диэлектрическом стержне.

Зная оптимальный коэффициент замедления фазовой скорости волны в стержне

и длину волны можно найти длину диэлектрического стержня:

.

получаем: L=106 мм.

Для того, чтобы в стержне не возбуждались высшие типы волн, искажающие диаграмму направленности антенны, необходимо выполнение соотношения:

Перейти на страницу: 1 2

Другое по теме:

Разработка интегральной микросхемы параметрического стабилизатора
На данный момент все большей популярностью пользуется параметрический стабилизатор напряжения феррорезонансный, работа которого базируется на феррорезонансном эффекте в узле конденсатор-трансформатор. Такой принцип действия п ...

Проектирование активных фильтров на операционных усилителях
В активных фильтрах, или фильтрах с обратными связями, используется параллельное соединение и другие виды соединений четырехполюсников. Четырехполюсник, по которому сигнал проходит с входа на выход, является неселективной цеп ...

©  www.techvarious.ru - 2020