Сторінка
5

Розрахунок дзеркальної антени (супутникової антени)

ν » 0,92.

Рисунок 10 – Залежність КВП від кута розкриву дзеркала.

2.8. Коефіцієнт корисної дії.

Коефіцієнт корисної дії η дзеркальної антени цілком визначається ДС опромінювача і кутом розкриву ψ0. Оскільки тепловими втратами електромагнітної енергії на поверхні дзеркала можна знехтувати, тоді під η слід розуміти відношення потужності, падаючої на поверхню дзеркала PΣ зерк., до повної потужності випромінювання опромінювача PΣ:

Очевидно, що чим глибше дзеркало, тим більша частина енергії попадає на дзеркало і тому більше η. Характер зміни функції η(ψ0) протилежний характеру зміни КВП ν(ψ0).

Для кута розкриву ψ0=0,897(рад) розрахунок ККД антени можна провести за формулою:

=66,2%

2.9. Коефіцієнт спрямованої дії.

Коефіцієнт спрямованої дії D антени позволяє визначити зростання напруженості поля за рахунок застосування направленої антени замість ненаправленої [4]. В загальному випадку КСД антени можна знайти як відношення квадратів напруженостей поля, утворюваних в точці прийому направленої (в напрямку максимуму) і ненаправленої антенами при однакових потужностях випромінювання:

D =;

де – напруженість поля в напрямку максимуму;

– напруженість поля ненаправленої антени.

При нерівноамплітудному збудженні поля на розкриві дзеркала його ефективна поверхня виявляється меншою за геометричну. Це пов’язано з тим, що елементи дзеркала більш близькі до країв створюватимуть меншу напруженість поля, ніж елементи поля, що розташовані в середині. Тому послаблення поля до країв параболи еквівалентно зменшенню її розмірів, якщо площадку розглядати як збуджувану рівномірно.

КСД дзеркальної антени сильно залежить від КВП і може бути визначений з виразу:

D =,

де S=– геометрична площа розкриву.

λ=150 мм – робоча довжина хвилі;

R0=0,788 м – радіус параболоїда;

ν=0,92 – КВП дзеркальної антени.

D = =

2.10. Коефіцієнт підсилення.

КСД параболічних антен не враховує втрат енергії на розсіювання, тобто втрат енергії що виходить за межі дзеркала.

Тому КСД параболічних антен не є параметром, який в достатній мірі характеризує направлені властивості дзеркальних антен. Для більш повної характеристики слід використовувати такий параметр, як коефіцієнт підсилення антени G:

G = D·η,

де D=1002,35 – КСД антени;

η=0,662 – ККД антени.

G = 1002,35 · 0,662 = 663,56 = 56,44 дБ.

3. Коефіцієнт стійної хвилі в фідері.

В теорії АФП велике значення має питання узгодження антени з фідером. Під узгодженням розуміється перетворення опору навантаження лінії в опір, рівний її хвилевому опору [3]. Параметром, який в достатній мірі характеризує узгодження лінії є КСТU. Загальний вигляд для КСТU має вигляд:

КСТU = ,

де Umax – максимальне значення напруги в неузгодженій лінії;

U – напруга в узгодженій лінії.

КСТU в фідері опромінювача дзеркала знаходимо з виразу:

КСТU = ,

де l = lс = 150 мм – довжина хвилі;

f = 0,819 м – фокусна відстань;

Dопр = 1,4 – КСД опромінювача.

КСТU = = = » 1,04.

Оскільки КСТU = 1,04 < 1.5, то умова ТЗ виконана.

Висновки

В результаті виконання курсової роботи була розрахована дзеркальна параболічна антена. Розрахунки показали, що при відносно невеликих розмірах антена забезпечує вузько спрямовану ДС з великим значенням КСД (D = 1002,35). Нажаль, ефективна поверхня випромінювання дзеркала менша за її геометричні розміри. Це пов’язано з нерівномірністю розподілення амплітуди поля в розкриві параболи, яке для дзеркальних антен послаблюється від центру до його країв. В результаті елементи дзеркала більш близькі до країв створюватимуть меншу напруженість поля, ніж елементи поля, що розташовані в середині. Тому послаблення поля до країв параболи еквівалентно зменшенню її розмірів, якщо площадку розглядати як збуджувану рівномірно. Параметром, що характеризує розподілення поля в розкриві є КВП, який повністю визначається розміщенням і ДС опромінювача. При швидкому спаді амплітуди поля до країв дзеркала КВП різко падає.

Дзеркальні параболічні антени характеризуються високим рівнем ККД. Для розрахованої антени він становить 66,2%. ККД сильно залежить від геометричних розмірів параболоїда, тобто чим глибше дзеркало тим більша частина енергії попадає на дзеркало і тому більше ККД. Характер зміни ККД протилежний характеру зміни КВП.

КСД дзеркальних антен не є параметром який в достатній мірі характеризує направлені властивості, оскільки не враховує втрат енергії на розсіювання. Для більш повної характеристики використовують коефіцієнт підсилення антени. Для розрахованої антени він становить 663,56 (56,44 дБ).