Презентация на тему: Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы

Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы
1/13
Средняя оценка: 4.3/5 (всего оценок: 25)
Код скопирован в буфер обмена
Скачать (305 Кб)
1

Первый слайд презентации

Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы зеркальных антенн. 2. Геометрические параметры параболической зеркальной антен­ны, уравнение профиля зеркала. 3. Антенна с зеркалом в виде параболоида вращения. 4. Направленные свойства зеркальной антенны и условия их оптимизации.

Изображение слайда
2

Слайд 2

1. Принцип работы и основные типы зеркальных антенн (ЗА) ЗА - АА, у которых ЭМП в раскрыве формируется в результате отражения ЭМВ первичного излучателя от металлической поверхности специальной формы, называемой зеркалом. Конструктивно ЗА состоит из облучателя и зеркала. Облучатель является первичным источником ЭМВ в зеркальной антенне и формирует ЭМВ со сферическим или цилиндрическим фазовым фронтом. Зеркало отражает падающую на него ЭМВ и преобразует в раскрыве зеркала в ЭМВ с плоским фазовым фронтом. Типы зеркальных антенн 1) в зависимости от формы зеркала: - с зеркалом в виде параболоида вращения; - с зеркалом в виде симметричной или несимметричной вырезки из параболоида вращения; - с зеркалом в виде вырезки из параболического цилиндра; 2) в зависимости от количества зеркал: - однозеркальные; - двухзеркальные; 3) в зависимости от вида формируемой ДН: - с осесимметричной игольчатой ДН; - с диаграммой направленности специального вида.

Изображение слайда
3

Слайд 3

2. Геометрические параметры параболической зеркальной антенны, уравнение профиля зеркала Геометрические параметры ЗА: - точка О - вершина зеркала; - точка F - фокус зеркала; - отрезок OF = f – фокусное расстояние; - ось OZ - фокальная ось зеркала; - угол 2Φ 0 - угол раскрыва зеркала; - 2 R 0 диаметр раскрыва зеркала; - h - глубина зеркала. M - произвольная точка на поверхности зеркала, наблюдаемая из фокуса под углом Φ, N - точка на раскрыве, соответствующая точке M, FM = ρ - расстояние от фокуса зеркала до точки M. Рис. 1

Изображение слайда
4

Слайд 4

Уравнение профиля зеркала Условие плоского фазового фронта ЭМВ в раскрыве зеркала – равенство оптических длин путей, проходимых волной от облучателя до раскрыва для любых направлений. (1) FO = f ; OO " = h ; FM = ρ ; MN = O ' O ". Из рис. 1 (2) С учетом (1) выражение (2) примет следующий вид (3) (4) уравнение параболы в полярной системе координат. Т.о. для преобразования волны со сферическим фазовым фронтом в волну с плоским фазовым фронтом необходимо иметь зеркало с профилем в виде параболы.

Изображение слайда
5

Слайд 5

Связь между геометрическими параметрами зеркальной антенны (5) 3. Антенна с зеркалом в виде параболоида вращения Амплитудно-фазовое распределение поля в раскрыве зеркала Фазовое распределение (ФС) поля в раскрыве зеркала зависит от положения облучателя относительно фокуса зеркала. ФС равномерное - облучатель расположен в фокусе зеркала. Амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала определяется диаграммой направленности облучателя Нормированное амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала вдоль оси ОХ (6)

Изображение слайда
6

Слайд 6

x s - текущая координата на раскрыве зеркала Рис. 2 Рис. 2 (7) При Ф х = Ф 0, х s = R 0. Вдоль оси OY по аналогии с выражениями (6) и (7)

Изображение слайда
7

Слайд 7

Диаграмма направленности параболической зеркальной антенны При любом облучателе ампл. распределение (АР) поля по раскрыву зеркала не является равномерным - кривая, спадающая к краям. На практике АР может быть аппроксимировано функциями вида "косинус квадрат на пьедестале" и "парабола на пьедестале". Ширина ДН в главных плоскостях зависит от ДН облучателя m = (65 0...80 0 ) коэффициент, учитывающий вид АР поля в раскрыве зеркала (в зависимости от ширины ДН облучателя) (8) При более широкой ДН облучателя амплитудное распределение поля в раскрыве будет более равномерным и коэффициент m = (65 0...70 0 ), т.е. ДН ЗА получается узкой, но при этом она имеет большой уровень боковых лепестков. При более узкой ДН облучателя амплитудное рас­пределение поля в раскрыве будет менее равномерным и коэффициент m = (70 0...80 0 ), т.е. ДН ЗА получается широкой, но при этом она имеет малый уровень боковых лепестков.

Изображение слайда
8

Слайд 8

КНД и коэффициент усиления А эфф - эффективная площадь раскрыва, а q - коэффициент использования площади раскрыва (для ЗА - 0,7...0,8). (9) Коэффициент усиления КНД (10) η a - КПД ЗА - тепловые потери в антенне; η п - коэффициент перехвата - доля энергии облучателя, перехватываемую зеркалом. (11) (12) g - выигрыш антенны

Изображение слайда
9

Слайд 9

4. Направленные свойства зеркальной антенны и условия их оптимизации Влияние ширины ДН облучателя и величины угла раскрыва зеркала на выигрыш антенны Возможны две ситуации: 1) если задан облучатель со своей ДН F обл (Ф), то максимальный выигрыш антенны можно получить при некотором угле раскрыва зерка­ла 2Ф 0 opt ; 2) если задан угол раскрыва зеркала 2Ф 0, то максимальный выигрыш антенны можно получить при облучателе с оптимальной ДН F обл opt (Ф). 1-й случай, когда задана ДН облучателя F обл(Ф) Из выражения видно - при постоянном радиусе раскрыва зеркала R 0 = const. Изменяя фокусное расстояние, можно изменять и угол раскрыва зеркала 2Ф 0.

Изображение слайда
10

Слайд 10

. Рис. 3 С уменьшением фокусного расстояния увеличивается угол раскрыва 2Ф 0. Потери энергии облучателя уменьшаются - коэффициент перехвата энергии возрастает. Рис. 4

Изображение слайда
11

Слайд 11

Увеличение угла раскрыва зеркала ведет к большему спаданию амплитуды поля на краях зеркала и, следовательно, амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала становится более неравномерным, что, в свою очередь, приводит к уменьшению КИП раскрыва зеркала q. Поэтому максимальный выигрыш антенны получается при некотором оптимальном значении угла раскрыва зеркала 2Ф 0 = 2Ф 0 opt. Таким образом, при заданной ДН облучателя и постоянном ради­усе раскрыва имеется оптимальный угол раскрыва, при котором коэффициент усиления ЗА максимален. Для типовых облучателей он лежит в пределах 2Ф 0 opt. = 130 0... 160 0.

Изображение слайда
12

Слайд 12

2-й случай - задан угол раскрыва зеркала 2Ф 0. При постоянном размере раскрыва R 0 = const, изменяя ширину ДН облучателя, получаем изменение относительного значения плотности потока мощности облучателя П отн, приходящегося на край зеркала, как это показано на рисунке: Рис. 5 Из рис. 5 видно, что при расширении ДН облучателя относительная плотность потока мощности, приходящаяся на край зеркала увеличивается. При этом амплитудное распределение поля по раскрыву зеркала становится более равномерным и КИП увеличивается, как это показано на рис. 6.

Изображение слайда
13

Последний слайд презентации: Лекция № 9 ЗЕРКАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ Учебные вопросы 1. Принцип работы и основные типы

Рис. 6 расширение ДН облучателя ведет к тому, что все меньшая часть его энергии попадает на зеркало и, следовательно, коэффициент перехвата уменьшается. Таким образом, максимальный выигрыш антенны получается при некотором оптимальном значении относительной плотности потока мощности, приходящейся на край зеркала П отн opt. У реальных ЗА эта величина равна П отн opt = 0,1 …0,2. Облучатель, у которого ширина ДН по мощности на уровне 0,1 равна углу раскрыва зеркала обеспечивает максимальный коэффициент усиления ЗА и называется оптимальным облучателем

Изображение слайда