Название: Оптика - Методическое руководство (Б.Л. Паклин)

Жанр: Медицина

Просмотров: 1595


1.1.  общие положения

 

Из теории антенн известно, что диаграмма направленности антенны в любой плоскости полностью определяется размером раскрыва в этой плоскости и распределением поля (тока) и фазы вдоль линии ее раскрыва, через которую эта плоскость проходит.

Ниже приведены формулы для ДН синфазных прямоугольных (табл. 1) и круглых (табл. 2) раскрывов и некоторых функций распределения амплитуды поля (тока) [4]. Нужно обратить внимание, что для круглых раскрывов (табл. 2) формулы ДН содержат соотношения вида  , где   – функция Бесселя

n-го порядка, а u – аргумент функции Бесселя. При u = 0 это отношение имеет неопределенность вида   и, чтобы ее обойти,  можно заменить через лямбда-функции   [2]:

 ,                                  (1)

  табулированы и приведены в [7].

Из табл. 1 или 2 (в зависимости от формы раскрыва антенны) по заданному уровню первого бокового лепестка (если не задан, то выбранному так, чтобы антенна была наиболее компактна) определяются закон распределения поля в раскрыве антенны и параметры ДН антенны, в числе которых: формулы для расчета

ДН  ,  (коэффициент использования поверхности (КИП) раскрыва). Величина КИП позволит рассчитать площадь раскрыва S антенны, если в задании даны не параметры ДН, а коэффициент направленного действия

 

 .                                          (2)

Следует отметить, что табл. 1 и 2 характеризуют свойства антенн с непрерывным распределением поля вдоль линейного размера раскрыва. Но они справедливы и для дискретных антенных решеток при малом по сравнению с   расстоянии между излучателями решеток.

Данные табл. 1 и 2 соответствуют синфазным раскрывам, когда угол наклона главного максимума   и луч перпендикулярен плоскости раскрыва решетки. Для расчета ширины ДН по уровню половинной мощности   и по нулям   при отклонении   от  , не превышающем соотношение   (  отсчитывается от перпендикуляра к раскрыву), водится понятие эквивалентной длины раскрыва:

 ,                                        (3)

где L – геометрический раскрыв. В этом случае в формулы   и   из табл. 1 вместо L подставляется Lэкв.

После получения всех соотношений из табл. 1 или 2 нужно переходить к детальному ознакомлению с конструкцией, принципом работы, системой питания выбранного типа антенны по рекомендованной литературе, расчетам всех необходимых размеров, ДН и других электрических параметров, в том числе согласования антенны с питающей ее линией.

 

Закон изменения амплитуды поля (синфазный раскрыв)          Формула для ДН без учета направленных

свойств элементарной площадки   Ширина ДН на уровне половинной мощности, град      Положение первого нуля ДН, град            Уровень пер-вого окового лепестка, дБ    Коэффициент использования площади раскрыва

 

 

 

 

 

–13,2   1,0

 

 

 

             

 

–15,8   0,994

                                     

 

–17,1   0,970

                         

 

 

–20,6   0,833

 

 

 

 

–26,4   0,750

 

 

    n – четное                   n – нечетное

     

 

 

 

–23      0,810

                         

 

 

–32      0,667

                         

 

 

–40      0,575

                         

 

 

-48      0,515

                            или 

Таблица  1

Таблица  2

Закон изменения амплитуды поля Формула для ДН (без учета направленных свойств элементарной площадки)      Ширина ДН на уровне половинной мощности, град      Положение первого нуля ДН, град            Уровень первого бокового лепестка, дБ   Коэффициент использования площади

раскрыва

 

 

 

 

 

–17,6   1,00

 

 

 

 

 

 

–24,6   0,75

                         

 

 

–30,6   0,56

                         

 

 

–          0,44

                         

 

 

–          0,36

 

 

             

 

 

–          –18,6   0,996

                         

 

–          –19,8   0,980

                         

 

–          –21,5   0,943

                         

 

–          –23,5   0,870