Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта Тафу и кпд

а) выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта и КПД.

Выбор фидера - Коэффициент затухания коаксиального кабеля

α₀ = 0,08 на частоте 1 ГГц (дБ/м), тип кабеля: РК-100-7-11.

Затухание на частоте 1,4 ГГц:

дБ/м;

Т_афу = 67⁰α l_ф,

где -коэффициент затухания линии передачи [дБ/м], а l_ф-длина фидерой линии [м].

Т_афу = 67⁰·0,095·7 = 44,56 (⁰К);

Т_афу =290⁰(1-КПД), отсюда .

Расчет геометрических параметров параболоида а) Определение диаметра раскрыва

Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая облучатель и отражатель антенны в виде металлической поверхности.

Рисунок 1 – Зеркальная параболическая антенна

Длина волны:

.

d_р = 2R₀;

2_0,5^Н = 1.2  R₀­­­;

2_0,5^E = 1.3  R₀­­­,

где 2_0,5^Н ,2_0,5^E – ширина ДН в плоскостях Н и Е соответственно

(м);

(м).

Выбираем наибольшее значение d_р = 3,435(м). => R₀ = 1,718 (м).

б) Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны

В зависимости от размещения облучателя относительно зеркала можно получить то или иное значение КНД. При определенном оптимальном отношении R_o/f_o КНД наибольший.

Оптимальное значение R_o/f_o определяется по аппроксимированной нормированной ДН облучателя (аппроксимация функцией вида F()=cos^n2(), где n определяет степень вытянутости ДН облучателя). Для облучателя в виде вибратора с дисковым контррефлектором n = 4.

.

С точки зрения оптимизации геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум необходимо произвести следующий расчет:

Чувствительность  определяется формулой

где первые четыре коэффициента не зависят от 0, а ’ вычисляется:

,

где Т₀=290⁰ К;

Т₁ = Т_пр + Т₀  (1 - η) + η  Т_нср = 2200 + 290  (1 – 0,85) + 0,857 = 2249 ⁰К ;

u=(0,02-0,03) — коэффициент учитывающий “переливание” части мощности облучателя через края зеркала,

u = 0,025;

₁=1-cosⁿ⁺¹(₀)=1-cos⁵(₀)

S =   R² =   1,718² = 9,272 (м²) — площадь апертуры зеркала.

Строим график функции ’(₀) и по максимальному значению определяем угол раскрыва зеркала.

Рисунок 2 – зависимость ’(₀) (отражает характер зависимости чувствительности (₀) при R=const)

Функция ’ максимальна в точке ₀=2,0609 (рад)

;

.

Расчет геометрических и электродинамических параметров облучателя

Полуволновой симметричный вибратор с контррефлектором в виде диска.

Контррефлекторы в виде дисков диаметром 2d = (0.7…0.8)λ = 0,15(м);

Расстояние между вибратором и контррефлектором = λ/4 = 0.054 (м);

Длина вибратора 2l ≈ λ/2 = 0.107 (м);

Диаграмма направленности в Е плоскости рассчитывается по формуле:

а в Н плоскости – по формуле:

Рисунок 3 – ДН облучателя в плоскости вектора Е

Рисунок 4 – ДН облучателя в плоскости вектора H

Распределение поля в апертуре зеркало

Расчет распределения поля в апертуре зеркала осуществляется по следующим формулам:

,

где F₀() — диаграмма направленности облучателя,

₀ — угол раскрыва,

 — текущий угол

:

Рисунок 5 – Распределение поля в апертуре зеркала

Расчёт диаграммы направленности параболической антенны

.

Выражения для нормированной ДН зеркальной параболической антенны имеет вид:

Рисунок 6 – нормированная ДН зеркальной параболической антенны

Уровень боковых лепестков в Е-плоскости (дБ);

-отклонение боковых лепестков от заданного значения.

Уровень боковых лепестков в Н-плоскости (дБ);

-отклонение боковых лепестков от заданного значения.