Выбор и расчет схемы питания антенной решетки

Выбор и расчет схемы питания антенной решетки. Согласно ТЗ при длине волны рабочего диапазона λ=5см коаксиальная линия для питания антенны не используется из-за быстрого роста потерь в линии и технологических трудностей ее изготовления.

В этом случае используют волноводное питание антенны путем прямого перехода от прямоугольного волновода к круглому или с помощью двойного волноводно-коаксиального перехода.

Делители мощности выполняются по схемам последовательного и параллельного деления мощности.

При последовательном делении мощности (рис. 6.1) нагрузка может быть включена в боковые ответвления фидерного тракта.

Недостатком данной схемы является различная электрическая длина пути от входа антенны до излучателей, что может привести к фазовым искажениям на краях частотного диапазона.

Для устранения фазовых искажений в боковые ответвления необходимо включать компенсационные отрезки фидера.

При параллельной схеме (рис. 6.2) деления мощности, возможно деление как равномерное, так и неравномерное.

К схемам параллельного деления относятся n-этажные схемы деления, в каждом узле которой происходит деление мощности. Достоинством такой схемы является: общие потери определяются вносимыми потерями 1 - ого фазовращателя; отсутствует накопление фазовой ошибки. Недостатком параллельной схемы является сложность согласования при делении мощности на большое количество излучателей.

В нашем случае применим схему с последовательным делением мощности (рис. 6.1). Возбуждение излучателей в решетке осуществляется с помощью щелей, прорезанных в широкой или узкой стенке волновода. Возбуждение щели в волноводе происходит, если она своей широкой стороной пересекает поверхностные токи, текущие по внутренним стенкам. Возбуждение излучателей в каждой линейке будем осуществлять с помощью щелей, прорезанных в узкой стенке питающего волновода, а возбуждение питающих волноводов – с помощью щелей, прорезанных в широкой стенке волновода.

По данным ТЗ (λ=5см) выбираем волновод WR - 159 с диапазоном частот для основного вида колебаний 4,9ГГц – 7,05ГГц, внутренними размерами (40,38x20,19)мм и внешними размерами (43,63x23,44)мм, толщиной стенок (1,6 ±0,1)мм. (Л6, стр. 104, табл. 3.6) Для синфазного возбуждения щелей требуется располагать их на расстоянии, а длина волны в питающем волноводе составит: Проверим возможность распространения высших типов волн – волны Н30 Так как такой волновод применяется в пяти сантиметровом диапазоне волн, то проверим возможность распространения в нем волны типа Н30. Для волны Н30: В нашем случае λ > λкр, а значит, волна типа Н30 в волноводе не распространяется.

Воспользовавшись энергетическим методом расчета, рассчитаем возбуждение решетки в плоскости X : Рассчитаем относительную мощность щелей по формуле (Л4, стр.119) : где f(Zn) - амплитудное распределение; - отношение мощности, поглощаемой в нагрузке РL, к мощности на входе антенны Р0 для резонансной антенны, для нерезонансной антенны.

Примем ; где А(n) - амплитудное распределение (рис. 5.1.) Рассчитаем нормированные проводимости по формуле (Л4, стр.120, формула 5.17): где αn - коэффициенты связи щели с волноводом: Угол поворота щели δ определим, воспользовавшись выражением (Л4 , стр.110, табл. 5.1): 7.