P4 (Исследование параметров СВЧ-устройств), страница 4

1) и (б.2) расчетной части)? 10. Какие рупорные антенны считаются оптимальными? 11. Сравните диаграммы направленности двух секториальиых рупоров с одинаковым раскрывом, но с различной длиной (?. 12. Как можно скорректировать фазовые искажения в раскрывс рупорных антенн? 13. Поясннтс принцип действия металлопластннчатой лннзовон антенны. !4. Какими параметрами определяется коэффицнепт преломления металлопластинчатой линзы; диэлектрической линзы? 15.

Как выбирается в антенне коэффициент преломления металлопластннчатой линзы? !б. Что такое коэффициент направленного действия и коэффициент усиления руиорной антенны? Как определить зти коэффициенты? 17. Почему рупорньш антенны не применяют для создания остронаправленного излучения? !8. Оцените ширину диаграммы направленности и коэффициент усиления антенны с раскрывом 10': 10 см, работан>щей на волне Х =-1 см (допуская, что фазовое распределение не имеет ошибок).

24 Р в б от а % 7. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ С ИЗМЕНЯЕМОЙ ДИАГРАММОЙ НАПРАВЛЕННОСТИ Цель работы 1. Изучить принпип работы зеркальных антенн; произвести фасчет направленных свойств антенны. 2. Произвести экспери ментальяое исследование игольчатой и косекансной диаграмм направленности зеркальной антенны. 3, Произвести экспериментальное исследование зависимости коэффициента стоячей волны яа входе антенны в различных режимах работы антенны. 4. Определить относительную амплитуду поля паразптной поляризации Теоретическая подготовка к работе, Для выполнения рабогы необходимо изучить теоретический материал по зеркальным (параболическим) антеннам и способам формирования косекансных диаграмм направленности.

Теория зеркальных антенн изложена в 11, гл. ХЧ!], 12, гл. 13]. Кроме того, необходимо разобраться в устройстве и принципе работы ферритового поляризатора Описание и принцип действия подобного гюляризатора изложены в ,"4, стр. 50 — 56, 59 — 60] и Руководстве к лабораторным работам по АФУ, ч. 1, стр. 1!5 — 116. Помимо указанных материалов требуется знать пргшцнпнальные особенности исследуемой антенны самолетной радиолокационной станции, которая имеет два режима работы; а) обзор земной поверхности; б) обзор облачных образований грозового характера.

В первом режиме используется г(осекансная диаграмма направленности и электромагнитная волна с горизонтальной поляризацией. Во втором режиме используется диаграмма направленности карандашного типа и волна с вертикальной поляризацией. Схематически конструкция зеркала антенны вместе с облучателем и поляризатором изображена на рис, 7.!. Волноводный тракт облучателя начинается с входного прямоугольного фланца ! С тыльной стороны зеркала с входным фланцем стыкуется фланец прямоугольного волновода сечением 12,6 Х28,5 мм, а со стороны гблучателя к фланцу примыкает круглый волновод диаметром 22 мм, являющийся частью поляризатора.

Согласующим звеном между прямоугольным волноводом и круглым является овальное отверстие в центре входного фланца !. Специфической частью поляризатора является феррптовый сгержень длиной 60 мм и диаметром 6 мм, расположенный в круглом волноводе около вершины зеркала. Стержень своими концамн укреплен в ступенчатых диэлектрических (фторопластовых) шайбах, конфигурация и размеры которых выбраны такими, чтобы обеспечить минимальное отражение энергии от торцов стержня. Рис 7 ! Конструктнвнаа схема антенны l — атодной фланеы, 3 в металлическое зеркачо, 8 — обмотка нолвризатара, 4 — ферритавый стержень вместе с диэлектрические~и опорными согчасующими шаибами, 8 — круглый волновод, 6 — встав ка фторопластован, 7 — коитррефлектор, 8- — пластмассовый арми рованный медными проволоками козырек Для создании в феррите продольного подмагничиваюшего поля иа круглом волноводе размещена обмотка 8 из медной проволоки После поляризатора диаметр круглого волновода плавно уменьшается до 16 мм Для того чтобы круглый волновод с малым диаметром работал в полосе прозрачности, в него вставлена диэлектрическая (фторопластовая) фтулка 6, которая затем выходит из волповода со стороны его малого диаметра и плавно переходит в диск диаметром б2 мм С наружной стороны на диске укреплена круглая металлическая пластина специального профиля — контр- рефлектор 7 Контррефлектор переотражает поступакнцую из круглого волновода электромагнитную энергию в сторону металлического зеркала 2, имеющего козырек 8 Конструкция контррефлектора выбрана такой, что края зеркала облучаются примерно в три раза слабее, чем его центр («по полю»).

Профиль металлического (алюминиевого) зеркала 2 является параболическим, в фокусе параболоида вращения расположен облучазель с контррефлектором 7 (электрический центр этого облучателя). На верхней половине зеркала с помощью диэлектрических шпилек н гаек укреплен пластмассовый армированный козырек 8, который прозрачен для радиоволн с вертикальной поляризацией и отражает волны с горизонтальной поляризацией. Прн токе подмагничивания поляризатора порядка 20 мА облучаз ель излучает (принимает) горизонтально поляризованную электромагнитную волну При этом козырек отражает облучаюшне его волны и совместно с нижней половиной параболического зеркала формирует косекансную диаграмму направленности Прн токе противоположного направления силой 84 мА, когда поляризатор поворачивает плоскость поляризации на 90', облучатель излучает вертикально поляризованную волну, проходящую через козырек, и антенна имеет диаграмму направленности игольчатого типа, сформированную только параболическим зеркалом.

Такие свойства козырька обусловливаются его конструкцией. Полотно козырька состоит из горизонтально расположенных медных проволок, переплетенных в поперечном направлении тонкими диэлектрическими лентами При падении на такое полотно вертикально поляризованной волны вектор электрического поля Е волны расположен перпендикулярно проволокам, в них не наводятся электрические токи, и волна беспрепятственно проходит сквозь полотно. При падении на полотно горизонтально поляризованной волны в проволоках возбуждается ток, и волна будет отражаться обратно В козырьке расстояние ме кду проволоками Ы =- 5 мм (см.

Рис. 7.1), т. е. значительно меньше длины волны, поэтому оз козырька отражается практически вся падающая энергия горизонталыю поляризованных волн Следует отметить, что говорить о строго ~оризонтальной или вертикальной поляризации излучаемого и отражаемого поля можно только для направлений, лежащих в горизонтальной или вертикаль- ной плоскостях, проходящих через оптическую ось системы.

Во всех остальных направлениях будет наблюдаться ортогональная сосгавляющая поля, которая называется полем паразитной или перекрестной поляризации. В рассматриваемой антенне рабочая длина волны Л .=.- 3,18 см ()==- 9470 МГц), диаметр параболического зеркала 21« =.=- 76 см, амплитудное распределение в раскрыве зеркала спадает к егс краям примерно в три раза («по подти») Расчетное задание и расчетные формулы Прп подготовке к лаборагорной работе необходимо рассчптатч диаграмму направленности параболического зеркала и его коэффициент направленного действия.

Диаграмма направленности «по полю» рассчитывается по следу1ощей приближеннои формуле для синфазного круглого раскрыва (г(н)=-Л„е (и), (7.!) т де Лг ы (и) — пил индрпческая фун к~1ия (р + 1)-то порядка (ламбда-функция); 2я)с и= — з)пЬ- — обобщенный аргумент, в котором Π— угол, отсчи- Л тываемый от оси параболоида вращения Значения индекса р связаны с функипей !'(г), аппроксимнрукь щей реальное амплнт)дное распредезенне Ео„, в расьрыве зеркала (7 о) где т — координата в плоскости раскрыва, озсчигываечан о~ пснзра зеркала.

Индекс р определяется на основе сопоставления по наилучшему сонпадению графика реального амплитудного распределения по ля гч„„в раскрыве зеркала и графиков аппроксимирующей функции 1(г), вычисленных для р=-0 — 2. Для этого иа отдельном рисунке на миллиметровой бумаге строится график реального ампл1зтудного распределения по данным табл. 7. 1 н графики аппроксимирующей функции 1(г), построение каждого графика аппроксимирующей функции ведстся по 5-10 вычисленным гочкам. Таблица 7.1 3,8 7,6 19,0 15,2 26,6 38,0 г, см 0,96 Еоти 0,99 0,89 0,81 0,7! 0,6 0З9 0,87 0,2 Расчет диаграммы направленности по формуле (7. 1) необходимо провести в пределах 0=-0 —: 5 через 0,5 и построить на отдельном рисунке на миллиметровой бумаге в прямоугольной системе координат в пределах 0---.