проектирования антенно-фидерных устройств

Задание на курсовую работу
Рупорно-параболическая антенна для радиорелейной линии связи
Требуется сконструировать рупорно – параболическую антенну. Исходные данные для расчёта электрических и конструктивных параметров антенны: коэффициенты антенны Kа = 5012, Ky = 34 дБ, рабочая длина волны λ = 0,04 м.
Решение
Рупорно − параболическая антенна (рис. 1) состоит из питаемого волноводом пирамидального или конического рупора и непосредственно присоединенного к нему зеркала, являющегося частью параболоида вращения (рис. 2, а).
Рис.1 Общий вид рупорно − параболической антенны: 1 − параболическая поверхность; 2 − щека; 3 − рупор; 4 — питающий радиоволновод; 5 − раскрыв антенны.
Направление максимального излучения показано стрелкой.

Рис. 2 Схема работы рупорно − параболической антенны.
Фокус параболоида F совпадает с фазовым центром рупора, находящимся у вершины последнего. Электромагнитные волны, исходя из рупора, отражаются от параболического зеркала (рис. 2, б). Фронт отраженной от зеркала волны близок к плоскому, и поверхность раскрыва зеркала (поверхность АВ) является синфазной. В такой системе почти вся электромагнитная энергия облучателя попадает на зеркало, что резко уменьшает задние лепестки ДН. Облучатель (рупор) не затеняет поверхность зеркала, что приводит к уменьшению УБЛ. Так как отраженная от зеркала энергия не попадает в рупор, то отсутствует реакция зеркала на облучатель. При использовании достаточно длинных рупоров, присоединяемых к волноводу с помощью плавных переходов, высокое согласование рупора и волновода обеспечивается в двухкратном диапазоне частот. В этом диапазоне может быть получен КБВ, равный, примерно 0,98. Коэффициент защитного действия РПА равен примерно -(65...70) дБ, КИП − около 0,65...0,75, коэффициент поперечной поляризации поля антенны в главном направлении составляет − (36...42) дБ. Обычно углы раствора рупора в плоскостях Е и Н выбираются в пределах 30...50°, а площадь раскрыва несимметричного параболоида (площадь апертуры антенны) составляет 5...15м2. Антенна может быть использована одновременно для приема и передачи радиоволн с взаимно перпендикулярной поляризацией, а также для излучения и приема радиоволн с круговой поляризацией (при соответствующих схемах возбуждения и приема). Недостатками РПА являются значительные габаритные размеры (вертикальный размер) и соответственно большая масса. Однако существует ряд модификаций РПА с уменьшенными габаритными размерами конструкции. Это, например, РПА с инверсированным рупорным облучателем, трижды сложенная РПА и другие.
Для определения конструктивных размеров антенны задаёмся величиной коэффициента полезного действия и коэффициента использования поверхности: η = 0,9 и ν = 0,75.
Апертурой в данной антенне является сегмент кольца с радиусами R1 и
R2 (рис. 3). Площадь апертуры зависит от угла раствора рупора α, с увеличением α площадь апертуры возрастает, но при этом увеличивается
рассогласование рупора с волноводом.
Рис. 3. Рупорно − параболическая антенна.
Рекомендуется выбирать α = 30° ÷ 50°, принимаем α = 35°.
Для приблизительно одинаковых размеров раскрыва антенны в вертикальной и горизонтальной плоскости величины R1, R2, L1, L2 и f рассчитываем по приведённым ниже формулам.
Определяем площадь раскрыва антенны:
Апертурой в данной антенне является сегмент кольца с радиусами R1 и R2 (рис. 1). Площадь апертуры зависит от угла раствора рупора α, с увеличением α площадь апертуры возрастает, но при этом увеличивается рассогласование рупора с волноводом. Так как рекомендуется выбирать α = 30° ÷ 50°. Выбираем α = 35° = 0,611рад.