;

где - расстояние между излучателями в решетке;

- угол сканирования.

Преобразовав выражение (3.4) и подставив значения находим:

.

Примем .

Число излучателей N:

3.2. Расчет размеров единичного излучателя решетки и выбор волновода.

Для начала рассчитаем размеры волновода. Размеры волновода выбираются исходя из следующих условий:

,

;

где и - размеры широкой и узкой стенки волновода, соответственно.

Исходя из (3.6) и (3.7), находим:

Выбираем волновод размерами 3520 мм, толщина стенок 1 мм.

Далее проверяем условия размещения:

Число получились меньше рассчитанного в предыдущем пункте, следовательно все волноводы можно разместить на длину решетки.

Далее рассчитаем минимально допустимую длину волновода, чтобы высшие типы волн не искажали распределение поля основной волны в раскрыве волновода.

Выбираем материал стержня –полистирол (диэлектрическая проницаемость =2,5)

Минимальная диаметр стержня:

;

Максимальная диаметр стержня:

;

Средний диаметр стержня:

По рис. 17.3 {2} найдем коэф. замедления =1,2.

Оптимальная длинна стержня:

3.3. Расчет диаграммы направленности.

3.3.1 ДН единичного излучателя.

ДН единичного излучателя:

3.3.2. ДН множителя решетки.

Для однорядной решетки с АФР косинус на пьедестале:

.

ДН множителя решетки представлена ниже:

3.3.3. ДН антенной решетки.

ДН решетки находятся по следующей формуле:

;

где - ДН одиночного излучателя;

- ДН множителя решетки.

На рисунке (3.4) представлена ДН решетки

3.4. Расчет КНД антенны.

КНД одиночного излучателя находится по следующей формуле:

.

Тогда КНД всей решетки:

.

3.5. Расчет согласования антенны.

Таблица

Элементы конструкции	КБВ	Коэффициент отражения
Фланец	0,98	0,01
Фазовращатель	0,93	0,036
Перход круглого сечения на прямоугольное	0,91	0,47
Направленный ответвитель	0,94	0,03

Модуль суммарного коэффициента отражения

;

где - модуль коэффициента отражения от -ой неоднородности;

-параметр, зависящий от вероятности величины .

Вероятности соответствует .

.

Тогда .

КБВ выше минимально допустимой величины, следовательно дополнительного согласования не требуется.

3.6. Определение относительной мощности распределения и коэффициентов связи.

Распределение по мощности для n- го излучателя:

.

;

где - отношение мощности, поглощаемой в нагрузке к мощности на входе антенны.

Примем мощность на входе , а (для получения наибольшего коэффициента усиления).

Распределение имеет следующую форму:

.

Коэффициенты связи определим по формуле:

Результаты вычисления представлены ниже:

3.7. Определение КПД антенны.

КПД решетки можно определить по следующей формуле:

;

где - излучаемая мощность;

- мощность на входе антенны;

- число излучателей в решетке.

3.8. Расчет предельной и допустимой мощностей.

Предельной называют наибольшую мощность, которою можно передать в однородной линии передач без электрического пробоя.

Для прямоугольного волновода с волной :

; (3.21)

где - предельная напряженность поля для воздуха при нормальном атмосферном давлении, нормальной ионизации и нормальной температуре.

Подставив в (3.21) численные значения получим:

.

Допустимая (рабочая) мощность:

; (3.22)

.

Наибольшая вероятность пробоя у питающего волновода. Поскольку , то наша конструкция проходит по мощности.

Т. к. антенна устанавливается на борту корабля, то необходимо предусмотреть средства защиты от внешних воздействий. Эту защиту обеспечит радиопрозрачный обтекатель.

4. Описание конструкции

В качестве одиночного излучателя излучающего элемента выбираем конический стержень из полистирола. Управление положением луча остронаправленной антенной решетки осуществляется изменением фазовых соотношений между токами в излучающих элементах. Для этой цели используют систему ФВ, включенных в фидерную систему, возбуждающую излучатели. За счет направленных ответвителей извлеченная из питающего волновода энергия направляется в сторону фазовращателя , включенного в фидерную систему. Отраженная волна через волноводы возбуждает диэлектрический стержень. Для обеспечения надежного электрического контакта между соединяемыми устройствами используем притертые фланцы.

2.1. Направленный ответвитель.

Направленный ответвитель – это элемент излучающего модуля, от свойств которого существенно зависят характеристики самого модуля.

С
хема крестообразного направленного ответвителя показана на рисунке 4.1.

Рис 4.1.

Расстояние от стенок волноводов до центра отвевителя:

;

Литература.

1. Антенны и устройства СВЧ. Под ред. Д.И. Воскресенского. М: Радио и связь,1981.

2. Антенны и устройства СВЧ. Под ред. Д.И. Воскресенского. М: Советское радио,1972.

3. Справочник по элементам волноводной техники. А.Л. Фельдштейн, Л.Р. Явич. М.-Л. Госэнергоиздат, 1963.

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