76 УСТРОЙСТВА СВЧ И АНТЕННЫ - Страница 7

Произведение и  назы­вается теоретическим коэффициен­том использования площади  (КИП) антенны (): .

Таким  образом,  с  учетом "переливания" энергии через край зеркала КНД ЗА определяется следующей формулой:

Существуют и другие факторы, не учитываемые в первом приближении, но влияющие на электрические  характеристики 3А. К ним от­носятся  технические  неточности  профиля  зеркала,  "размытость" фазового центра облучателя, неточное совмещение  фазового центра облучателя с фокусом зеркала, теневой эффект облучателя и некото­рые другие. В рамках настоящих  упражнений  влияние этих факторов мы рассматривать не будем. Отметим лишь, что они в некоторой сте­пени изменяют ХН и уменьшают КНД  антенны.  Поэтому реальный  КИП ЗА меньше теоретического.

Итак, важнейшие электрические характеристики ЗА - ширина основного лепестка ХН и КНД  -  в первую очередь определяются от­носительными размерами зеркала. Чем они  больше,  тем  уже  ХН  и больше КНД.

При заданных размерах зеркала большинство  электрических ха­рактеристик антенны  -  уровень боковых лепестков  ХН, КНД -  ре­гулируются шириной ХН облучателя.

При расширении ХН облучателя из-за уменьшения величины  амп­литудных искажений в распределении поля на      уровень  боковых лепестков увеличивается, а ширина основного лепестка уменьшается.

КИП и  КНД антенны при этом «ведут» себя не монотонно.  Уве­личение  ширины  ХН  облучателя приводит к увеличению апертурного КИП из-за уменьшения амплитудных искажений и уменьшению коэффици­ента   из-за  увеличения доли  энергии,  «переливающейся» через края зеркала. Под влиянием этих двух факторов  теоретический  КИП антенны при расширении  ХН облучателя  сначала  увеличивается, а затем начинает уменьшаться. Максимального значения КИП достигает, когда амплитуда поля на краях   в три-четыре раза меньше, чем в центре.

При проектировании передающих ЗА часто ширину  ХН облучателя подбирают так, чтобы получить максимальный КИП, а при  проектиро­вании приемных 3А обычно ХН облучателя делают более узкой , чтобы увеличить амплитудные искажения на    и таким путем снизить уро­вень боковых лепестков ХН ЗА для уменьшения мощности  принимаемых помех.

3А  используются в диапазонах децимиллиметровых, миллиметро­вых, сантиметровых и дециметровых волн. Области  использования их бывают самые разнообразные.

 

4.2. Структура автоматизированного курса

по теме «Зеркальные антенны»

 

Структурная схема  автоматизированного курса по  теме  «Зер­кальные антенны» приведена на рис. 4.5 и 4.6.

Информационный раздел темы кратко представляет теоретический материал с помощью текстового файла с возможностью  постраничного вывода его на экран дисплея и «перелистывания»  страниц  в  любую сторону. Материал иллюстрирован рисунками.

Основной частью данной темы курса является обучающий раздел. С его помощью студент может  подробно и  наглядно  ознакомиться с важнейшими свойствами зеркальной антенны.

Основные характеристики зеркальной антенны при заданных раз­мерах зеркала в первую очередь определяются формой и  шириной  ХН облучателя, поэтому изучение начинается с установления взаимосвя­зей между шириной  ХН  облучателя и  параметрами  антенны. С этой целью при различной ширине ХН  облучателя  рассчитываются уровень поля на краю зеркала, апертурный КИП () и процент энергии  из­лучения облучателя, попадающей на зеркало (). Это позволяет за­тем определить зависимость теоретического КИП антенны  от  ширины ХН  облучателя  и объяснить эту важнейшую зависимость (левый сто­лбик операций на рис. 4.6). Расчеты выполняются по формулам (4.1), (4.3) и (4.4). Входящие в эти формулы интегралы вычис

ляются мето­дами численного интегрирования.

Затем для того же зеркала рассчитывается серия ХН зеркальной антенны, соответствующих разной ширине  ХН облучателя.  В резуль­тате анализа этих ХН выявляются влияние облучателя на  ширину.ХН антенны и уровень ее боковых лепестков (второй слева столбик опе­раций  на рис. 4.6).  Расчет  ХН  антенны  производится по формуле (4.2) путем численного интегрирования.

После этого анализируется зеркальная антенна с  реальным об-лучателем  в  режиме  передачи  (тип  облучателя, его ХН и размер зер-­ кала  задаются  ПЭВМ  путем выбора по случайному закону из  банка данных). Производится расчет КИП антенны при разных углах раскрыва зеркала и выбирается угол раскрыва, обеспечивающий  максималь­ный КИП. При выбранном угле раскрыва  зеркала  рассчитывается  ХН антенны (третий слева столбик операций на рис. 4.6).

Наконец, анализируется зеркальная антенна с реальным облучателем в режиме приема (облучатель, его  ХН и  размер зеркала  со­храняются прежними). Производится расчет серии распределений поля на излучающей поверхности и  ХН  антенны, соответствующих различ­ным значениям угла раскрыва зеркала.  Выбирается  угол  раскрыва, обеспечивающий заданный уровень поля на краю излучающей поверхно­сти. Рассчитывается КИП антенны (правый столбик операций на  рис. 4.6). Сравнение полученной ширины  ХН антенны и КИП с результата­ми расчета передающей антенны показывает, какой  ценой в приемных антеннах достигается уменьшение уровня боковых лепестков.

При обращении к контролирующему  разделу  темы  ПЭВМ  задает студенту 12 различных вопросов и предлагает из серии  ответов  на каждый из них выбрать правильный. Вопросы выбираются ПЭВМ по слу­чайному закону из большого банка данных. После выбора ответа ПЭВМ сообщает, правильно ли это сделано, а в случае ошибки дает  необ­ходимые пояснения. После ответа на все  вопросы  ПЭВМ  выставляет студенту оценку по теме  «Зеркальные антенны».  Оценка  «отлично» выставляется при безошибочных ответах на все вопросы, оценка «хо­рошо» - при наличии не более двух ошибочных ответов.  Для получе­ния оценки «удовлетворительно» правильных ответов должно быть  не меньше восьми.

На рис. 4.6 обозначено: 1 - изучение влияния облучателя на КИП ЗА; 2 - изучение влияния облучателя на ХН ЗА; 3 - изучение  3А  в режиме передачи; 4 - изучение ЗА в режиме приема; 5, 6 - задание па­раметров зеркала; 7, 8 - задание  ХН облучателя;  9, 10 - задание ширины  ХН об­лучателя;  11, 12 -  задание  угла раскрыва зеркала;  13 - расчет КИП и его составлявших; 14, 29, 30 - расчет ХН 3А; 15, 32 -  расчет  КИП  3А; 16 - расчет амплитудных искажений; 17, 18, 19, 20, 31, 33 - вывод результатов  на эк­ран;  21, 22, 23, 24 - анализ  результатов;  25, 26, 27. 28, 34  - выбор варианта продолжения.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Сазонов Д.И. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая  школа, 1988.

2. Антенны и устройства СВЧ / Под ред. Д.И.Воскресенского. М.: Радио и связь, 1994.

3. Антенны УКВ / Под ред. Г.З.Айзенберга. М.: Связь, 1977.

4. Покpac A.M., Сомов А.М., Цуриков Г.Г. Антенны земных стан­ций спутниковой связи. М.: Радио и связь, 1985.

5. Покрас А.М.  Антенные устройства зарубежных  линий  связи через ИСЗ. М.: Связь,  1965.

6. Хансен Р. С. Сканирующие антенные системы СВЧ. М.: Сов.радио,  1966.

7. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарев Л.И. Антенны и устройства СВЧ. М.: МАИ, 1999.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………3

1. СТРУКТУРА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО КУРСА……...3

2. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ВИБРАТОР……………………………..5

2.1. Распределение тока и заряда……………………………….5

2.2. Входное сопротивление вибратора………………………..9

2.4.    Диаграмма направленности и коэффициент

направленного действия вибратора…………………………………...9

2.4. Структура программы……………………………………..13

  1. РЕШЕТКИ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ……………………………….14

3.1.    Теорема о перемножении диаграмм направленности….14

3.2.    Множитель направленности линейной антенной

решетки с равноамплитудным линейно-фазовым

распределением………………………………………………………...16

3.3.    Подавление дифракционных лепестков линейной

антенной решетки………………………………………………………20

3.4.    Дискретное фазирование сканирующих антенных

решеток………………………………………………………………….23

3.5.    Структура программы…………………………………….27

  1. ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ…………………………………29

4.1.    Устройство и основные свойства зеркальных антенн…..29

4.2.    Структура автоматизированного курса

по теме «Зеркальные антенны»………………………………………..35

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………….39



 
программка ее поддерживают навигаторы. мыши и выбираем сохранить