Спрямовані властивості параболоїда обертання

Спрямовані властивості параболоїда обертання залежать від АФР у його розкриві. Розглянемо, як змінюється АФР, відповідно, і основні параметри ДС параболоїда обертання для деяких типових випадків.

Випадок 1. Опромінювач розміщується у фокусі, геометричні розміри параболоїда обертання не змінюються, а змінюється тільки ширина ХС опромінювача.

Оскільки опромінювач розміщується у фокусі, то розкрив дзеркала буде синфазним і не змінним. Напрямок головного максимуму ХС співпадає з нормаллю до розкриву. Зміну ширини ДС опромінювача та обумовлену цим зміну АР, параметрів ДС дзеркальної антени показані на рис. 8.27, а, б.

З рис. 8.27 випливає, що збільшення ширини ХС опромінювача призводить до більш рівномірного амплітудного розподілу у розкриві дзеркала, а це призводить до звуження ХС та росту бічних пелюсток. Також буде зростати частка поля, яка випромнюється поза дзеркало. Аналогічні зміни відбуваються, якщо зменшувати кут розкриву дзеркала (збільшувати фокусну відстань), а ширину ХС опромінювача залишати постійною.

Випадок 2. Геометричні розміри антени та ширина ХС опромінювача не змінюються. Опромінювач зміщується вздовж фокальної осі з фокуса дзеркала. Зміни АФР та параметрів ДС дзеркальної антени пояснюється за допомогою рис. 8.28, а, б, в.

З рис. 8.28, б, в випливає, що зміщення опромінювача з фокуса вздовж фокальної осі призводить до зміни амплітудного розподілу, появи квадратичного фазового розподілу у розкриві дзеркала. Квадратичний фазовий розподіл призводить до зростання бічних пелюсток, розширення ДС антени. Якщо опромінювач наближати до дзеркала, то АР стає більш спадаючим до країв і це також призводить до розширення ДС. Це явище використовується для керування шириною ДС дзеркальної антени.

Випадок 3. Геометричні розміри антени та ширина ХС опромінювача не змінюються. Опромінювач зміщується з фокусу у фокальній площині, яка перпендикулярна фокальній осі та проходить через фокус. Зміни АФР та параметрів ДС пояснюється на рис. 8.29.

З рис. 8.29, б, в випливає, що внаслідок зміщення опромінювача із фокуса у фокальній площині амплітудний розподіл стає асиметричним і виникає фазовий розподіл близький до кубічного. ХС стає асиметричною відносно максимуму, головний максимум відхиляється у бік, що є протилежним зміщенню фазового центра опромінювача, на кут , який визначається з виразу

.

Збільшуються бічні пелюстки з боку, що збігається з напрямком відхилення головного максимуму, а з іншого боку вони зменшуються. Зміщення опромінювача із фокуса у фокальній площині використовується на практиці для сканування ХС у дзеркальних антенах.

Максимальний кут, на який можна відхилити ХС від осі дзеркала без помітних її викривлень, визначається співвідношенням [ ]

. (8.33)

Якщо, наприклад, f =0,5· L, то допустиме відхилення ХС від осі антени приблизно дорівнює подвійній ширині ХС за половиною потужності.

Наведемо основні співвідношення для визначення параметрів параболоїда обертання:

1. Коефіцієнт використання поверхні антени

, (8.34)

де ν − складова КВП, яка враховує нерівномірність амплітудного розподілу;

η _n − коефіцієнт перехвату дзеркалом енергії опромінювача.

Приблизний хід залежностей ν, η _n та їх добутку від кута розкриву дзеркала Ψ_о (або величини ρ_о/p) наведений на рис. 8.30.

З рис. 8.30 випливає, що при малих значеннях Ψ _о розкрив опромінюється рівномірно і використовується ефективно (значення ν близьке до одиниці), але значна доля енергії опромінювача «виливається» за межі дзеркала (значення η_п мале). Із збільшенням Ψ _о коефіцієнт перехвату зростає, але величина ν зменшується. При великих значеннях Ψ _о енергія опромінювача майже повністю перехоплюється дзеркалом (значення η _n близьке до одиниці), але на краях дзеркала ампулітуда незначна (значення ν мале). При деякому куті Ψ _{о.опт .} добуток ν∙η _n антени досягає максимуму. Оптимальний кут розкриву 2Ψ _{о опт .} відповідає спаду поля опромінювача до країв дзеркала приблизно на 9…10 дБ і для типових опромінювачів дорівнює 120…130º.

В більшості практичних випадків .

2. Для інженерних розрахунків ширини ХС параболоїда обертання з оптимальною конструкцією використовується вираз

. (8.35)

3. Рівень бічних пелюсток ХС параболоїда обертання з оптимальною конструкцією складає (−22…−24) дБ.

4. КСД розраховується за класичною формулою для апертурних антен

. (8.36)

5. Поляризація та робочий діапазон частот дзеркальної антени визначаються поляризацією та робочим діапазоном частот опромінювача.

Дата добавления: 2014-11-29