Расчёт геометрических размеров и характеристик излучения облучателя линзовой антенны.

 

b

a

ap

bp

 

Рисунок 6. Пирамидальный рупор.

Всякая линзовая антенна состоит из двух основных частей: облучателя и собственно линзы. Облучателем может быть любой однонаправленный излучатель. Важно, чтобы большая часть энергии излучения попадала на линзу, а не рассеивалась в других направлениях. Так как облучатель является важнейшим элементом линзовой антенны, в значительной степени определяющим ее параметры, то расчет обычно начинается с выбора облучателя. Основными критериями для его выбора являются рабочая длина волны, требования к диапазонности, тип фидера, величина подводимой мощности. Облучатели в виде открытого конца волновода или рупора удобно использовать при больших мощностях излучения. Они обладают также хорошими диапазонными свойствами. Однако открытый конец прямоугольного волновода обладает разными диаграммами направленности в плоскостях E и Н. От этого недостатка свободны рупорные облучатели, где имеется возможность почти независимой регулировки диаграмм направленности в плоскостях Е и Н путем подбора размеров раскрыва рупора и

1. Выберем размеры питающего волновода.

Размеры волновода выбираются исходя из условия распространения в волноводе волны основного типа (т.е. волны Н₁₀) и отсутствия высших типов волн. Поэтому волновод, питающий пирамидальный рупорный облучатель, выберем по таблице «Технические данные прямоугольных волноводов» из приложения 3 [1] исходя из рабочей длины волны см.. Нам подходит тип волновода МЭК-120 с параметрами: а=19,05 мм, b=9,53 мм.

2. Рассчитаем значение функции направленности облучателя для фиксированного угла раскрыва линзы θ₀:

, (5.1.)

где - уровень поля на краю раскрыва, определённый ранее.

Теперь определим размеры раскрыва рупора в Е- и Н-плоскостях по графикам, представленным на рис.10 и рис. 11 в [1]. Эти рисунки продублированы в приложении 1.

Из рис. 10: см.

Из рис. 11: см.

3. Рассчитаем радиальные длинны рупора.

Определим оптимальную длину прирамидального рупора R. Она рассчитывается исходя из условия отсутствия в раскрыве рупора фазовых искажений.

для Е-плоскости:

(5.2.)

см

Для Н-плоскости:

(5.3.)

см

Из двух рассчитанных значений выберем максимальное значение оптимальной длины рупора с тем, чтобы фазовые искажения в раскрыве не превысили допустимых величин, т.е.: R = 2,7 см.

 

4. Функция направленности (ДН) пирамидального рупорного облучателя в Е-плоскости определяется выражением:

(5.4.)

где - волновое число.

По результатам вычисления построим график, изображённый на рисунке 7. Результаты вычислений сведены в таблицу 3.

Таблица 3.

θ°		θ°		θ°		θ°		θ°
	0,999		0,648		0,137		-0,082		-0,099
	0,997		0,620		0,120		-0,085		-0,098
	0,992		0,594		0,102		-0,089		-0,096
	0,986		0,567		0,086		-0,092		-0,095
	0,978		0,540		0,071		-0,094		-0,094
	0,969		0,513		0,057		-0,096		-0,092
	0,958		0,486		0,042		-0,099		-0,090
	0,945		0,459		0,030		-0,100		-0,089
	0,931		0,433		0,017		-0,102		-0,087
	0,916		0,407		0,006		-0,103		-0,085
	0,900		0,381		-0,005		-0,103		-0,083
	0,881		0,356		-0,015		-0,104		-0,081
	0,862		0,331		-0,024		-0,104		-0,079
	0,841		0,307		-0,034		-0,104		-0,077
	0,820		0,283		-0,041		-0,104		-0,075
	0,798		0,260		-0,049		-0,104		-0,073
	0,774		0,238		-0,055		-0,103		-0,070
	0,751		0,216		-0,062		-0,103		-0,068
	0,725		0,195		-0,068		-0,102		-0,066
	0,699		0,175		-0,073		-0,101		-0,064
	0,674		0,156		-0,078		-0,100		-0,061

 

Рисунок 7. ДН пирамидального рупорного облучателя в Е-плоскости.

5. Функция направленности (ДН) пирамидального рупорного облучателя в Н-плоскости определяется выражением:

(5.5.)

где - волновое число.

По результатам вычисления построим график, изображённый на рисунке 8. Результаты вычислений сведены в таблицу 4.

 

 

Таблица 4.

θ°		θ°		θ°		θ°		θ°
	0,999		0,613		0,130		-0,027		-0,036
	0,996		0,585		0,115		-0,030		-0,036
	0,991		0,557		0,102		-0,032		-0,035
	0,984		0,530		0,089		-0,033		-0,035
	0,975		0,502		0,077		-0,034		-0,035
	0,964		0,475		0,066		-0,035		-0,034
	0,952		0,448		0,055		-0,036		-0,033
	0,938		0,422		0,046		-0,037		-0,033
	0,922		0,397		0,037		-0,038		-0,032
	0,905		0,371		0,029		-0,038		-0,031
	0,886		0,347		0,022		-0,038		-0,031
	0,865		0,323		0,014		-0,038		-0,030
	0,844		0,300		0,008		-0,039		-0,029
	0,821		0,278		0,002		-0,039		-0,028
	0,798		0,256		-0,003		-0,039		-0,028
	0,773		0,236		-0,008		-0,039		-0,027
	0,747		0,215		-0,012		-0,038		-0,026
	0,722		0,196		-0,016		-0,038		-0,025
	0,695		0,178		-0,019		-0,038		-0,024
	0,668		0,161		-0,022		-0,038		-0,023
	0,640		0,146		-0,025		-0,037		-0,023

 

Рисунок 8. ДН пирамидального рупорного облучателя в Н-плоскости.