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, распределения поля на излучающей пoверхности от расчетного и соответствующие искажения ДН.

Ошибки в распределении поля по раскрыву могут быть систематическими и случайными. К систематическим ошибкам относятся такие, которые можно предусмотреть при полном и точном расчете антенны. Причинами этих ошибок могут быть смещение 06лучателяиз фокуса, затенение раскрыва зеркала облучателем и элементами его крепления и др. Случайные ошибки обусловлены незакономерными и обычно небольшими отклонениями параметров антенны от их расчетных значений. Причинами таких ошибок являются недостаточная точ ность обработки поверхности зеркала, случайные деформации поверхности антенны вследствие изменения температуры или ветровых нагрузок и др.

Систематические ошибки одинаковы в различных экземплярах антенны данной конструкции (при одинаковом методе изготовления). Случайные ошибки могут быть различными в отдельных экземплярах антенн, несмотря на одинаковую конструкцию и методы изготовления. Заранее эти ошибок" учесть невозможно, и влияние их можно оценить только статистическими методами, позволяющими находить средний (для данного семейства антенн) характеристики направленности или среднее значение которых параметров (например, КНД).

Правильная оценка влияния случайных ошибок на направленные свойства антенны позволяют установить допуски на необходимую точность изготовления антенны. Это особенно важно при проектировании больших зеркальных антенн для космической радиосвязи и радиоастрономии, так как от величины допусков существенно зависит стоимость антенны.

При анализе влияния случайных ошибок на направленные свойства антенны полагают, что ошибка в' фазе или амплитуде тока на одном участке антенны не зависит от аналогичных ошибок на соседних участках, если расстояние до этих участков превышает некоторую определенную величину С, называемую интервалом корреляции. Такие участки называют некоррелированными.

Некоррелированные участки зеркала, где имеются ошибки в выполнении поверхности, ведут к увеличению мощности излучения, заключенной в боковых лепестках, и уменьшению КНД антенны в главном направлении. Уменьшение КНД параболической антенны из-за влияния случайных фазовых ошибок при С> >л можно определить по формуле:

(10)

Где D - КНД зеркала с учетом ошибок;

Do - КНД при отсутствии ошибок;

-- средний квадрат фазовой ошибки.

При С" величину D/D0 можно рассчитать по формуле:

(11)

При других значениях С расчет D/D0 ведется по более сложным формулам;

Зависимость уменьшения КНД антенны от среднеквадратической ошибки формы зеркала при различных С показана на рис. 1.14. Важно отметить, что увеличение УБЛ наступает гораздо раньше, чем появляется существенное уменьшение КНД.

Статистический анализ влияния случайных ошибок на направленные свойства зеркальной антенны позволяет сделать следующие выводы:

    1. Случайные ошибки в распределении возбуждающего поля в раскрыв е антенны увеличивают УБЛ и уменьшают КНД. 2. Уровень боковых лепестков параболической антенны пропорционален среднеквадратической фазовой ошибке и квадрату интервала корреляции С измеренного в длинах волн. 3. Участки зеркала, на которых реальная поверхность отклоняется. от расчетной, должны быть небольшими, т. е. при одном и том же допуске на точность обработки поверхности зеркало с меньшим интервалом корреляции (более шероховатая поверхность) обеспечит более низкий УБЛ. 4. При повышении частоты увеличиваются как фазовые ошибки (p. 2/), так и интервал корреляции, выраженный в длинах волн. Поэтому КНД антенн} С, неизменной площадью раскрыва увеличивается не пропорционально квадрату частоты, а медленнее.

При данной точности выполнения поверхности зеркала в данном интервале корpeляции существуют предельный КНД, который нельзя превзойти уменьшением Л или увеличением диаметра зеркала.

Рисунок 1.14

Похожие статьи




Влияние точности выполнения зеркальной антенны на ее направленные свойства - Параболическая антенна

Предыдущая | Следующая