Файл: Курсовая работа Расчёт характеристик направленности цилиндрической антенной решётки.doc
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 132
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
КУРСОВАЯ РАБОТА«Расчёт характеристик направленностицилиндрической антенной решётки»ПланВведение
Цилиндрические фазированные антенные решётки можно построить как из отдельных излучателей, так и из блоков, представляющих собой ряд либо линейных решёток, расположенных на образующей цилиндра, либо кольцевых решёток, размещенных одна над другой.Известны два способа распределения энергии между излучателями цилиндрических антенных решёток: фидерный и пространственный. При фидерном возбуждении энергию к излучателям подводят с помощью отрезков линии передачи и делителей мощности. Фидерное возбуждение излучателей реализуется в последовательной, параллельной и смешанной схемах включениях излучателей, в каждой из которых по-разному могут включаться фазовращатели и коммутаторы. При пространственном возбуждении излучателей энергия к ним поступает т первичного облучателя, в поле излучения которого помещают вспомогательную решётку приёмных излучателей. К каждому приемному излучателю через управляемый фазовращатель подсоединен излучатель основной решётки. Угловой размер излучающего участка определяется шириной диаграммы направленности облучателя. При пространственном возбуждении амплитудное распределение на излучающем участке неравномерно и зависит от формы. Для широкоугольного сканирования лучом необходимо управлять положением диаграммы направленности облучателя, причём для полной реализации возможностей фазированной антенной решётки это необходимо делать электрическим способом.
F(θ,φ)=F1(φ)F2(θ) (1)Такое представление диаграммы направленности F(θ,φ) справедливо в том случае, когда все круговые решётки идентичны, иначе говоря, когда амплитудно-фазовое распределение токов на цилиндрической решётке есть функция, которая может быть представлена как произведение двух функций, одна из которых зависит только от азимутальной координаты θ, а другая –только от осевой координаты φ.Схема координат для расчёта излучения цилиндрической антенной решётки с излучателями в узлах прямоугольной сетки:Рисунок 1.Рисунок 2.Угол между излучателями равен: , (2)Где Z-общее количество излучателей в отдельной кольцевой решётке.С учетом вышеизложенного, сначала рассмотрим диаграмму направленности кольцевой решётки, состоящей из Z=15 полуволновых излучателей, расположенных по дуге кольца на одинаковом друг от друга расстоянии. При формировании луча в направлении плоскости кольца φ0 принимают участие N-излучателей, находящихся в пределах эффективного угла раскрыва φ (рисунок 2), оптимальное значение для которого: φ =(1100÷1600).Исходные данные:- рабочая длинна волны: λ= 10 (сантиметров);- расстояние между излучателями: d=0,65×λ.Для приближенного вычисления диаграммы направленности удобен метод эквивалентного линейного излучателя. Суть его заключается в том, что диаграмма направленности кольцевой антенны рассчитывается как диаграмма направленности синфазной линейной антенны, в которой амплитудное распределение соответствует проекции амплитудного распределения по кольцу в пределах излучающего участка на линейную антенну, длинной lэкв. (рисунок 3), расположенную перпендикулярно направлению формируемого луча. Множитель решётки вычисляется по выражению:
(3)где: k=(2π/λ)-волновое число; ; φ-область действительных углов в плоскости кольца, изменяется в пределах от 00 до +1800; R- радиус кольца, по окружности которого расположены излучатели, измеряется в метрах, вычисляется по теореме косинусов, исходя из исходных данных: (4) φ lэкв φРисунок 3.Фазовое распределение на линейной антенне, состоящей из N излучателей отличается от синфазного на величину:
(5)Поэтому множитель решётки принимает вид: (6)Нормированное логарифмическое значение множителя: (7)Нормированное графическое изображение множителя решётки (при Z=15): Рисунок 4.Диаграмма направленности данной кольцевой антенной решётки определяется по теореме умножения: , (8)где F(αn,φ)-диаграмма направленности одного излучателя в плоскости кольца; I(αn)-нормируемое на максимум амплитудное распределение в отдельной кольцевой решётке.Если в качестве излучателей выбрать полуволновый вибратор, диаграмма направленности которого определяется выражением: , (9)и имеет вид Рисунок 5.а также при использовании амплитудного распределения в пределах эффективного угла φ раскрыва косинус на пьедестале, для уменьшения уровня боковых лепестков: , (10)нормированная диаграмма направленности кольцевой F1(φ) решётки при Z=15 имеет видF1(φ)Рисунок 6.При увеличении количества излучателей до Z=75:
-
Расчёт диаграммы направленности цилиндрической антенной решётки -
Анализ результатов расчетов
-
возможность широкоугольного сканирования (до 3600) лучом неизменных ширины и формы в азимутальной плоскости (в плоскости дуги) и угломестной плоскостях; -
слабая по сравнению с плоскими и линейными антенными решётками взаимная связь излучателей из-за пространственного разворота их осей; -
конструктивное удобство размещения выпуклых антенных решёток на ряде объектов, например в корпусе ракеты, обшивке самолета.
Цилиндрические фазированные антенные решётки можно построить как из отдельных излучателей, так и из блоков, представляющих собой ряд либо линейных решёток, расположенных на образующей цилиндра, либо кольцевых решёток, размещенных одна над другой.Известны два способа распределения энергии между излучателями цилиндрических антенных решёток: фидерный и пространственный. При фидерном возбуждении энергию к излучателям подводят с помощью отрезков линии передачи и делителей мощности. Фидерное возбуждение излучателей реализуется в последовательной, параллельной и смешанной схемах включениях излучателей, в каждой из которых по-разному могут включаться фазовращатели и коммутаторы. При пространственном возбуждении излучателей энергия к ним поступает т первичного облучателя, в поле излучения которого помещают вспомогательную решётку приёмных излучателей. К каждому приемному излучателю через управляемый фазовращатель подсоединен излучатель основной решётки. Угловой размер излучающего участка определяется шириной диаграммы направленности облучателя. При пространственном возбуждении амплитудное распределение на излучающем участке неравномерно и зависит от формы. Для широкоугольного сканирования лучом необходимо управлять положением диаграммы направленности облучателя, причём для полной реализации возможностей фазированной антенной решётки это необходимо делать электрическим способом.
-
Расчет диаграммы направленности цилиндрической
F(θ,φ)=F1(φ)F2(θ) (1)Такое представление диаграммы направленности F(θ,φ) справедливо в том случае, когда все круговые решётки идентичны, иначе говоря, когда амплитудно-фазовое распределение токов на цилиндрической решётке есть функция, которая может быть представлена как произведение двух функций, одна из которых зависит только от азимутальной координаты θ, а другая –только от осевой координаты φ.Схема координат для расчёта излучения цилиндрической антенной решётки с излучателями в узлах прямоугольной сетки:Рисунок 1.Рисунок 2.Угол между излучателями равен: , (2)Где Z-общее количество излучателей в отдельной кольцевой решётке.С учетом вышеизложенного, сначала рассмотрим диаграмму направленности кольцевой решётки, состоящей из Z=15 полуволновых излучателей, расположенных по дуге кольца на одинаковом друг от друга расстоянии. При формировании луча в направлении плоскости кольца φ0 принимают участие N-излучателей, находящихся в пределах эффективного угла раскрыва φ (рисунок 2), оптимальное значение для которого: φ =(1100÷1600).Исходные данные:- рабочая длинна волны: λ= 10 (сантиметров);- расстояние между излучателями: d=0,65×λ.Для приближенного вычисления диаграммы направленности удобен метод эквивалентного линейного излучателя. Суть его заключается в том, что диаграмма направленности кольцевой антенны рассчитывается как диаграмма направленности синфазной линейной антенны, в которой амплитудное распределение соответствует проекции амплитудного распределения по кольцу в пределах излучающего участка на линейную антенну, длинной lэкв. (рисунок 3), расположенную перпендикулярно направлению формируемого луча. Множитель решётки вычисляется по выражению:
(3)где: k=(2π/λ)-волновое число; ; φ-область действительных углов в плоскости кольца, изменяется в пределах от 00 до +1800; R- радиус кольца, по окружности которого расположены излучатели, измеряется в метрах, вычисляется по теореме косинусов, исходя из исходных данных: (4) φ lэкв φРисунок 3.Фазовое распределение на линейной антенне, состоящей из N излучателей отличается от синфазного на величину:
(5)Поэтому множитель решётки принимает вид: (6)Нормированное логарифмическое значение множителя: (7)Нормированное графическое изображение множителя решётки (при Z=15): Рисунок 4.Диаграмма направленности данной кольцевой антенной решётки определяется по теореме умножения: , (8)где F(αn,φ)-диаграмма направленности одного излучателя в плоскости кольца; I(αn)-нормируемое на максимум амплитудное распределение в отдельной кольцевой решётке.Если в качестве излучателей выбрать полуволновый вибратор, диаграмма направленности которого определяется выражением: , (9)и имеет вид Рисунок 5.а также при использовании амплитудного распределения в пределах эффективного угла φ раскрыва косинус на пьедестале, для уменьшения уровня боковых лепестков: , (10)нормированная диаграмма направленности кольцевой F1(φ) решётки при Z=15 имеет видF1(φ)Рисунок 6.При увеличении количества излучателей до Z=75: