Проектирование антенно-фидерных устройств на примере зеркальной антенны РЛС обнаружения

Проектирование антенно-фидерных устройств на примере зеркальной антенны РЛС обнаружения

Введение

Антенны широко применяют в различных областях радиоэлектроники - связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах инструментальной посадки летательных аппаратов, радиоэлектронного противодействия, радиотелеметрии и др. Среди остронаправленных антенн наибольшее применение нашли зеркальные антенны. Их используют в радиорелейной связи, системах сотовой связи, в телевидении, в спутниковой связи и связи между космическими аппаратами. Данные антенны также достаточно часто используются в составе радиотелескопов и радиолокационных станций. Зеркальная антенна состоит из двух основных частей: облучателя и металлического зеркала. Облучатель имеет широкую диаграмму направленности (ДН). Зеркала изготавливают из металлических листов или пленок, наносимых на диэлектрическую основу. Целью работы является развитие навыков самостоятельного проектирования антенно-фидерных устройств на примере зеркальной антенны РЛС обнаружения. В ходе работы требуется спроектировать параболическую антенну с облучателем обратного излучения (четыре полуволновых вибратора возбуждаются открытым концом прямоугольного волновода) со следующими характеристиками: рабочая длина волны: 4 см; ширина диаграммы направленности по уровню половинной мощности в горизонтальной и вертикальной плоскостях: 2°; уровень боковых лепестков: минус 20 дБ; излучаемая мощность: 30 кВт; поляризация: линейная

Проектирование облучателя антенны

Заданный четырехвибраторный облучатель обратного излучения, возбуждаемый открытым концом прямоугольного волновода, состоит из двух пар параллельных симметричных вибраторов, расположенных на расстоянии dH друг от друга (рисунок 1). Каждая пара вибраторов образует систему антенна-рефлектор.

Рисунок 1 – Четырехвибраторный облучатель обратного излучения

Диаграмма направленности такой системы в E-плоскости соответствуют диаграмме направленности двухвибраторного облучателя и рассчитывается по формуле:

(1)

Диаграмма направленности облучателя в H-плоскости рассчитывается согласно выражению:

(2)

где k – волновое число:

(3)

Путем подбора расстояния dH между парами вибраторов, обеспечивается равенство диаграмм направленности облучателя в Е- и Н-плоскостях при определенном угле раскрыва параболического зеркала. Рассчитанные согласно (1) и (2) диаграммы облучателя показаны на рисунке 2.

Рисунок 2 – Диаграммы направленности четырехвибраторного облучателя обратного излучения

В большинстве практических случаев угол раскрыва параболического зеркала выбирается в пределах 45° θ0 90°. Как видно из графиков на рисунке 2, форма ДН совпадает в обеих плоскостях во всем вышеуказанном диапазоне углов. Полученная форма диаграммы направленности в H-плоскости рассчитана при расстоянии dH = 16 мм.