Контрольные вопросы

1. Назовите основные параметры, характеризующие работу антенн.

2. Что такое поляризационная диаграмма антенны и ее связь с эллипсом поляризации?

3. Объяснить работу ускоряющей линзы.

4. Каков характер фазовых и амплитудных искажений в раскрыве рупорной антенны и какое влияние они оказывают на диаграмму направленности?

5. Из каких соображений выбирают оптимальные размеры рупора?

6. Из каких соображений выбирается оптимальный показатель преломления линзы?

7. Как должны быть ориентированы пластины линзы (рис. 5) по отношению к плоскости поляризации поля Е.

Библиографический список

Айзенберг Г. З. Антенны УКВ. М., 1977.

Лавров А. С., Резников Г. Б. Антенно-фидерные устройства. М., 1974.

Марков Г. Т., Сазонов Д. М. Антенны. М., 1975.

Фрадин А. З. Антенно-фидерные устройства. М., 1977.

Янке Е. и др. Специальные функции / Е Янке., Ф. Эмде, Ф. Леш. М., 1977.

Расчет антенны. Курсовая работа. Содержание

Технические условия 3 Принцип действия и назначение линзовых антенн 3 Структурная схема радиотехнической системы 7 Расчет геометрических размеров антенны и облучателя 8 Расчет распределения поля в раскрыве линзы. 11 Расчет диаграммы направленности облучателя в Е плоскости 13 Расчет распределения поля в раскрыве линзы 15 Расчет диаграммы направленности антенны 18 Определение уровня боковых лепестков 18 Относительная погрешность ширины ДН 19 Допуски на изготовление антенны 19 Литература 21

^

Технические условия

1. Тип антенной системы: металлопластинчатая линза с прямоугольным раскрывом и облучателем в виде линейки вибраторов, возбуждаемых полем прямоугольного волновода с волной H₁₀.

2.  = 5см.Длина волны

3. ., в плоскости Н 8Ширина диаграммы направленности в главных плоскостях на уровне половинной мощности: в плоскости Е 2,5

4.  = 0,2.Поле на краю раскрыва линзы

5. Уровень первого бокового лепестка не более -20дБ.

6. Линейная поляризация.

7. Мощность излучения 120кВт. Импульсный режим.

8. .15, по углу места Обзор пространства по азимуту 360

^

Принцип действия и назначение линзовых антенн

Линзовая антенна состоит из электромагнитной линзы и облучателя. Линза представляет собой радиопрозрачное тело, имеющее коэффициент преломле­ния, отличный от единицы. Назначение линзы трансформировать фронт воины, создаваемый облучателем, в плоский и сформировать требуемую диаграмму направленности (ДН). Принципиально линзовые антенны можно использовать для формирования самых различных диаграмм направленности. Принцип работы линзовых антенн основан на разности скоростей фазового фронта электромагнитной волны в свободном пространстве и непосредствен­но в теле линзы. Фазовая скорость распространения волны в линзе ν_φ может быть больше или меньше скорости света с. В соответствии с этим, линзы под­разделяются на ускоряющие и замедляющие. Линза, в которой выполняется условие ν_φ > с, называется ускоряющей. Она может быть выполнена в виде набора металлических пластин, отстоящих друг от друга на расстоянии и и параллельных вектору К создаваемой облучателем электромагнитной волны (рис. 1, а, б). Рис.1. Линзовые антенны, состоящие: а – из ускоряющей металлопластинчатой линзы с круглым плоским излучающим раскрывом и облучателя в виде пирамидального рупора; б – из ускоряющей металлопластинчатой линзы с прямоугольным излучающим раскрывом и линейного облучателя. Если при этом расстояние между металлическими пластинами а выбрать исходя из условия: 1/2<а<l, где l – длина волны излучения, то фазовая ско­рость распространяющейся между пластинами воины, также как и для волновода, будет определяться выражением откуда видно, что ν_φ > с. Коэффициент преломления n таких линз лежит обыч­но в пределах: 0<n<0,86.  В ускоряющих линзах (рис. 1) выравнивание фазового фронта волны проис­ходит за счет того, что участки волновой поверхности часть своего пути прохо­дят в линзе с повышенной фазовой скоростью. Эти участки пути различны для разных лучей. Чем сильнее луч отклонен от оси линзы, тем больший участок пути он проходит с повышенной фазовой скоростью внутри линзы. Таким обра­зом, профиль ускоряющей линзы должен быть вогнутым по отношению к фрон­ту падающей волны. Выходной раскрыв линзы, как правило, делается плоским. В зависимости от требуемой формы диаграммы направленности выходной излучающий раскрыв линзы может быть круглой или прямоугольной формы, а сама линза в этом случае будет либо сферическая (рис. 1, а), либо цилиндрическая (рис, 1, б). Сферическая линзовая антенна с круглым выходным раскрывом используется для формирования очень узкой (игольчатой) ДН с одинаковой шириной луча главных плоскостях. В качестве облучателей сферических линзовых антенн могут использоваться различные виды однонаправленных излучателей: различные рупоры, открытые концы волноводов, вибраторы е пассивным рефлектором и т.п. Если требуется сформировать веерообразную ДН с разной шириной луча в главных плоскостях, то используют цилиндрическую линзовую антенну, имеющую прямоугольный выходной раскрыв. В этом случае облучатель может быть выполнен в виде линейной системы элементарных синфазных излучателей (щелей, вибраторов), питаемых прямоугольным волноводом. При этом цилиндрическая линза формирует ДН только в одной плоскости, в другой плоскости ДН формирует линейный облучатель. Облучатель обычно располагается так, чтобы его фазовый центр совпадал с фокусом сфе­рической линзы или с фокальной осью цилиндрической линзы. Важно, чтобы возможно большая часть энергии излучения попадала на линзу, а не рассеива­лась в других направлениях и чтобы у поверхности линзы, обращенной к облуча­телю, фронт волны был близок к сферическому или цилиндрическому. Выполнение этого условия позволяет рассматривать облучатель либо как точечный, либо как линейный источник электромагнитных волн. Поскольку линзовые антенны принципиально позволяют формировать диаг­раммы направленности любой формы, то возможности их применения в технике СВЧ весьма разнообразны. Так, например, линзовые антенны, формирующие уз­кий игольчатый луч ДН, широко применяются в качестве антенных систем радио­локационных станций (РЛС) обнаружения и сопровождения. Цилиндрические лин­зовые антенны, позволяющие формировать веерную ДН, могут использоваться в допплеровских измерителях скорости и сноса (ДИСС) бортовых РЛС, а также в системах картографирования местности. Линзовые антенны с облучателями в виде решетки элементарных излучателей способны формировать многолуче­вые ДН. Такие антенны находят применение в бортовых системах искусствен­ных спутников Земли (ИСЗ) и обеспечивают их связь с наземными станциями, позволяя осуществлять разделение каналов связи. ^