Приближенные методы расчета ДН зеркальной параболической антенны - Параболическая антенна
Имеются два приближенных метода определения направленных свойств параболической антенны: апертурный и токовый.
Апертурный метод состоит в определении электромагнитного поля излучения по известному распределению возбуждающего поля на поверхности зеркала - на основе принципа эквивалентности. Пренебрегая влиянием ряда факторов (дифракцией электромагнитной волны на кромке зеркала, излучением токов, затекающих на необучаемую поверхность зеркала), считают, что излучающей поверхностью зеркала является только поверхность его раскрыва.
Приближенные методы расчета ДН зеркальной параболической антенны
Имеются два приближенных метода определения направленных
Свойств параболической антенны: апертурный и токовый.
Апертурный метод состоит в определении электромагнитного поля излучения по известному распределению возбуждающего поля на поверхности зеркала - на основе принципа эквивалентности. Пренебрегая влиянием ряда факторов (дифракцией электромагнитной волны на кромке зеркала, излучением токов, затекающих на необучаемую поверхность зеркала), считают, что излучающей поверхностью зеркала является только поверхность его раскрыва.
Амплитудное распределение в раскрыве зеркала определяется ДН облучателя и формой зеркала (отношением R0/f). При расчете амплитудного распределения полагают, что зеркало относительно облучателя находится в дальней зоне. Это допустимо, так как обычно расстояние от фокуса до поверхности зеркала составляет десятки длин волн. В этом случае относительная амплитуда напряженности поля, создаваемого облучателем в любой точке поверхности зеркала (рис.1.8 а), могла быть найдена из следующих соображений. Поле облучателя, является обычно сферической волной, убывает oбратнo пропорционально пройденному расстоянию r'. С учетом этого амплитуда напряженности поля в произвольной точке поверхности зеркала.
Рисунок 1.9
Где F0() - нормированная ДН облучателя;
Е0 - амплитуда напряженности поля у вершины зеркала.
После отражения от зеркала затуханием поля при его распространении до плоского раскрыва зеркала АВ пренебрегают, полагая, что плоская волна. На данном основании принимают, что амплитуда напряженности поля в произвольной точке раскрыва Es=Ез в нормированном представлении
F1() = Е3/Е0 = Es/Е0 = (1 + cos)F0()/2 (4)
Отношение Е3/Е0 - амплитудное распределение поля в апертуре - удобно изображать в виде графика и рассматривать как функцию относительного переменного радиуса раскрыва p/R0 (рис.1.8.б). Отметим, что представление амплитудного распределения в виде точной: аналитической функции f(p/R0) либо невозможно, либо приводит к громоздким вычислениям при расчете ДН.
В случае осе симметричной ДН облучателя хорошие результаты дает аппроксимация функции f1(р/R0) степенным рядом
F1(р/R0) = 1 +2(р/ R0)2 +4(р/R0)4 (5)
Для расчета ДН необходимо предварительно определить постоянные коэффициенты 2 и 4' Для этого по известной ДН облучателя строится график амплитудного распределения f(p/R0) (см. рис.1.8б). Аппроксимирование этого амплитудного распределения функций (5) сводится к такому подбору коэффициентов 2 и 4 чтобы аппроксимирующая функция f1(p/R0) совпадала с функцией амплитудного распределения f1(p/R0) в двух точках, например, при p/Ro = 1и p/Ro =0,5 (в точке p/R0 =R0 Совпадение функции f1(p/R0) с функцией f1(p/Ro) выполняется автоматически. Пусть при p/Ro = 1f1(p/R0) = 1 И при p/Ro = 0,5 f1(p/R0) =2.Toгдa на основании (5)получаем.
1 + 2 и 4=1; 1 + 2(0,5)2+ 4(0,5)4 =2 (6)
В результате решения этих уравнений определяются неизвестные коэффициенты 2 и 4.
Рисунок 1.11
В настоящее время в инженерной практике пользуются библиотекой программ, разработанной для ПЭВМ, позволяющих вводить в расчеты реальные распределения амплитуды поля и с достаточно высокой степенью точности рассчитывать по ним направленные свойства зеркальных антенн.
Токовый метод определения направленных свойств параболической антенны базируется на известном распределении поверхностных токов на внутренней поверхности зеркала. Полагая, что эти ток и существуют только на внутренней поверхности зеркала, можно вектор плотности тока в данной точке поверхности зеркала определить с учетом ориентации векторов Н в падающей и отраженной волнах. На рис. 1.12 изображено распределение поверхностного тока, спроектированное на плоскость х0. Облучателем является элементарный электрический вибратор (ось вибратора параллельна оси х) с контррефлектором, обеспечиващим однонаправленное излучение в сторону зеркала, зная закон распределения тока на поверхности зеркала, можно рассчитать его ДН. Для этого необходимо проинтегрировать по всей поверхности зеркала выражение для напряженности поля, которое создает элемент поверхности зеркала, рассматриваемый как элементарный электрический вибратор.
Рисунок 1.12
Как видно из рисунка 1.12, поле в направлении оси z зеркала создается только составляющими вектора параллельными оси Х, которые во всех квадрантах имеют одинаковые направления. Поля ЕХ, излучаемые ими в направлении оси z, складываются синфазно, т. е. это на правление является направлением максимального излучения. Составляющие плотности поверхностного тока JЭу в различных квадрантах имеют взаимно противоположные направления; Е обусловленные ими в направлении оси z, попарно противофазно, следовательно, JЭу не создают излучения в главном направлении. В других (боковых) направлениях из-за появляющейся разности хода между полями от ' составляющих Jэу тока возникает поле с поляризацией, перпендикулярной по отношению к основной составляющей E.
Составляющие JЭz также не создают излучения вдоль оси z (вибратор вдоль своей оси не излучает). Составляющие Jэу и Jэz не создают излучения в обеих главных плоскостях (плоскости x0z и y0z). Поляризация излучаемого поля в главных плоскостях является линейной (Е). В других плоскостях, проходящих через ось z, имеет Место также излучение за счет составляющих JЭу и JЭz, вследствие чего появляется, поперечная (относительно основной) поляризация поля. Поперечная поляризация (кроссполяризация) является паразитной; она несколько уменьшает КНД антенны. Уровень кроссполяризации тем ниже, чем меньше отношение R0/f, Т. е. чем более длиннофокусным является зеркало. Таким образом, токовый метод позволяет учесть поляризационные эффекты в зеркальной антенне.
Методика расчета ДН зеркальной антенны токовым методом состоит в интегрировании по всей поверхности зеркала выражения, для напряженности поля, создаваемого элементом этой поверхности.
При этом составляющая плотности тока JЭх определяет поле излучения основной поляризации, составляющие JЭу и JЭz - поле излучения I перекрестной поляризации. Вывод формул для расчета ДН параболической антенны с круглым симметричным относительно фокальной оси раскрывом и вид ДН по основной и кроссполяризации можно найти в [2].
Расчет ДН зеркальной антенны, основанной Па приближенном определении токов на ее рабочей поверхности, обеспечивает достаточно точные результаты в пределах главного лепестка и прилегающих к нему одного - трех боковых лепестков.
Оба метода (апертурный и токовый) тем более точны, чем больше относительные размеры зеркала R0/ и его радиус кривизны (т. е. чем меньше отношение R0/f).
Похожие статьи
-
Облучатели зеркальных антенн - Параболическая антенна
В качестве облучателей зеркальных антенн применяют слабонаправленные антенны, обладающие однонаправленным излучением (в сторону зеркала). Фазовый центр...
-
Влияние точности выполнения зеркальной антенны на ее направленные свойства - Параболическая антенна
Неточности, неизбежные при создании конструкции антенны (например; при выполнении поверхности зеркала, установке облучателя), вызывают отношение,...
-
Приращения по Х и Y составят Координаты центра элементарных площадок раскрыва рупора Напряженность поля в раскрыве рупора с учетом, что рупор с круглым...
-
Аналитический Метод применим только при линейных нагрузках. Графический Метод применим Для любых нагрузок (линейных или нелинейных), и отличается...
-
Метод построен на конформных преобразованиях (раздел теории функции комплексного переменного). Суть метода заключается в существовании двух систем...
-
Коэффициенты усиления и направленного действия параболической антенны - Параболическая антенна
Как было показано выше, коэффициент усиления G антенны связан с ее коэффициентами направленного действия D и полезного действия простым соотношением G=...
-
Геометрические свойства и принцип действия параболической антенны - Параболическая антенна
В прямоуroльной системе координат (начало в вершине параболоида) параболическая поверхность (рис. 1.6) описывается уравнением Рисунок 1.6 (1) Где f -...
-
Исходные данные: - Частота, Гц - Ширина диаграммы направленности в главных плоскостях (по уровню - 3 дБ) - Уровень боковых лепестков Форма раскрыва -...
-
Инженерный расчет пространственной диаграммы направленности параболической антенны сводится к определению диаграммы направленности идеальной круглой...
-
Коэффициент отражения в конце линии: В случае согласования линии связи R Н = Z и стало быть K R = 0! В зависимости от значения R Н и Z меняется знак...
-
Определение геометрических размеров параболического зеркала - Параболическая антенна
Определение диаметра раскрыва антенны Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая первичный излучатель и отражатель антенны в виде...
-
Расчет сводится к определению геометрических размеров облучателя, при которых уменьшение амплитуды поля на краю раскрыва зеркала происходит до одной...
-
Введение - Параболическая антенна
Антенны являются обязательным элементом любой системы радиосвязи, радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических систем, использующих для...
-
Критерием для выбора метода технического обслуживания (поточный или метод универсальных постов) является суточная производственная программа по каждому...
-
Выбор и обоснование метода организации технологического процесса ТО В зависимости от числа постов для данного вида ТО и уровня их специализации различают...
-
Цель и метод расчета, состав теплопоступлений В данном курсовом проекте цель теплотехнического расчета эксплуатационная, поскольку по результатам этого...
-
Moдель QLP CA130094 Приемопередающая сегментопараболическая антенна используется для создания радиоканалов на больших расстояниях (до 50 км). Две таких...
-
Расчет токов и напряжений до коммутации. Докоммутационная схема приведена на рис. 2. Рис. 2 Докоммутационная схема Расчет токов и напряжений в момент...
-
Введение - Синфазная решетка из рупорных антенн
Рупорные антенны являются простейшими антеннами СВЧ-диапазона. Излучатель типа открытого конца волновода можно рассматривать как рупор, у которого угол...
-
Амплитудно-частотная характеристика цепи рассчитывается по формуле 2.1 (2.1) АЧХ рассчитываются на частотах, кратных частоте следования периодического...
-
Схема централизованного управления производством при методе технологических комплексов приведена в Приложении А. Схема технологического процесса зоны...
-
Расчет антенной решетки - Синфазная решетка из рупорных антенн
Решетка синфазная, то есть токи всех излучателей синфазны (имеют одинаковую фазу). 1). Расчет оптимального расстояния между антеннами в решетке. При...
-
В практике работы АТП обычно применяются два метода организации технологического процесса ТО автомобилей: на универсальных и на специализированных...
-
Расчет постов и поточных линий Более 50% объема работ по ТО и ТР выполняются на постах. Число постов зависит от вида, программы и трудоемкости...
-
Определим величину просвета без учета рефракции радиоволн: ; (4.2[2]), Где H (0) - величина просвета без учета рефракции радиоволн; H 0 - критический...
-
Расчет спектра отклика - Определение отклика цепи спектральным и временным методами расчета
Поскольку амплитуды гармонических составляющих отклика (выходного сигнала) определяются по формуле 3.1. ; (3.1) И следовательно начальные фазы...
-
Составление выражения для операторного изображения искомой функции Рис. 7 Схема замещения для операторного метода При составлении операторной схемы все...
-
Расчет электрической емкости представляет весьма сложную физико-математическую задачу. В инженерной практике используются справочные данные, готовые...
-
Изобразить семейство статических входных и выходных характеристик заданного транзистора, соответствующих схеме с ОЭ. Определить h - параметры...
-
Приближенная напорная характеристика насоса может быть построена на основе уравнения энергии (Эйлера и Бернулли): , Где - коэффициенты, зависящие от...
-
При расчете любого типа фильтра вычисляют нормированные частотные характеристики ФНЧ-прототипа, а затем, используя преобразование частоты, конструируют...
-
Перевозки автомобильным транспортом включают в себя грузовые и пассажирские перевозки. Классификация грузов отражает те их свойства, которые определяют...
-
Количество рабочих человек, Р СП, определяется по формуле ,(2.2) Где Ф СП - годовой фонд времени списочного рабочего, при нормальных условиях труда. Ф...
-
Параметры входного сигнала (воздействия) u1(t) представлены в таблице 1.2 Таблица 1.2 - Параметры воздействия A 3 1 3 5 Значения A - в вольтах (В), т. к....
-
Расчет минимальных напряжений - Электрификация участка железной дороги
Расчет минимальных напряжений в тяговой сети участка Медвежья Гора - Нигозеро при различных размерах движения был произведен с помощью программы KA_PN из...
-
Графоаналитический метод анализа Этот метод используется в тех случаях, когда отсутствует отсечка тока. Этот метод известен под названием трех (пяти,...
-
- А - Реактивная составляющая тока холостого хода. Электрические потери в статоре при х. х . ( Приближенно ринимаются) , Вт, (6 - 214,[1]) : Активная...
-
Расчет общего шума двигателя - Конструирование и расчет двигателей внутреннего сгорания
Расчет уровня шума проводится графоаналитическим методом для точки, удаленной от двигателя на полметра. Двигатель устанавливается на специальный...
-
Шумовые факторы, методы их устранения - Волоконно-оптические гироскопы
Методы повышения чувствительности еще не обеспечивают высокой стабильности, необходимо учитывать шумовые факторы и принимать меры по их устранению....
-
Расчет дискоконусной антенны - Дискоконусная антенна
Используя [16], и приведенные в п.1 действующие соотношения между размерами элементов конструкции антенны и рабочими длинами волн, определим следующее: -...
Приближенные методы расчета ДН зеркальной параболической антенны - Параболическая антенна