ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГИБРИДНЫХ ДВУХЗЕРКАЛНЫХ АНТЕНН КАССЕГРЕНА

June 26, 2012 by admin Комментировать »

Лобкова Л. М. Севастопольский национальный технический университет 99053, г. Севастополь, Украина Тел.: (0692) 23 51 52; e-mail: rt.sevgtu@stel.sebastopol.ua

Аннотация Представлена постановка задачи исследований характеристик поля излучения гибридных двухзеркальных антенн с облучателем в виде фазированной антенной решетки спиральных проволочных излучателей.

I.  Введение

Учитывая значительный интерес к разработке гибридных антенн различных классов, особенно зеркальных антенн с облучателем в виде антенной решетки, разработана программа теоретического исследования одно и двухзеркальных гибридных антенн, формирующих поле излучения круговой поляризации.

II.  Основная часть

При исследовании антенн Кассегрена необходимо рассматривать пять безразмерных параметров при условии, что отраженный луч от края малого зеркала попадает на край большого зеркала это отношение диаметра большого зеркала D к длине

волны X, т.е.отношение D к фокусному расстоянию F, т.е.отношением расстояния от облучателя 10 до вершины большого зеркала, а

также до вершины малого зеркалаа также ширину диаграммы направленности облучателя 2ср (см. рис. 1).

Любые другие параметры, например отношение диаметра малого зеркала d к D определяется через указанные выше параметры. Поскольку главный паD

раметр — задается, то дальнейшее исследование

X

задачи заключается в определении оптимальных значений остальных четырех параметров. Главным критерием определения оптимальных параметров является, конечно, коэффициент использования апертуры большого зеркала, т.е. КИП. При определении КИП антенны Кассегрена необходимо учитывать следующие факторы:

1)     неравномерность распределения поля в апертуре большого зеркала, обусловленную как диаграммой направленности облучателя, так и радиальным спаданием первичного поля и поля, отраженного от малого зеркала;

2)     переливание энергии за края малого зеркала;

3)     затенение облучателем сферической волны, сформированной малым зеркалом и затенение малым зеркалом плоской волны, отраженной от большого зеркала.

Указанные эффекты имеют геометрооптический характер, поэтому их учет может быть выполнен в приближении геометрической оптики.

Учитывая вышеизложенное, можно отметить, что основной трудностью при разработке больших антенн Кассегрена является создание первичного облучателя с заданной шириной диаграммы направленности (ДН). Кроме этого необходимо решить задачу создания требуемой поляризации первичной волны, которая может меняться от линейной до круговой поляризации, либо эллиптической поляризации при коэффициенте эллиптической поляризации не менее 0,5.

Особого внимания заслуживают частотные свойства облучателя, поскольку современные антенны как земных станций, так и ретрансляторов спутниковых систем связи должны обладать широкополосностью. Единственно возможный выход в данной ситуации использовать в качестве первичного излучателя фазированные антенные решетки (ФАР), состоящие из спиральных структур, создающих поле с вращающейся поляризацией.

Таким образом от классического варианта построения двухзеркальных антенн мы вынуждены переходить к построению гибридных антенн, которые позволяют рационально проектировать радиосистемы. Указанный тип антенны принято называть гибридными зеркальными антеннами (ГЗА), и они определяют новое поколение антенн, с помощью которых созданы современные многопозиционные РЛС, ретрансляторы ИСЗ, многолучевые антенны систем связи, корабельные РЛС, радиотелескопы, радиометры и многие другие применения. Однако, в каждом из указанных направлений применения ГЗА выбирается конкретный метод их электродинамического синтеза.

В данной главе проводится исследование облучающей системы ГЗА с целью изучения поляризационной структуры поля первичного излучателя после его переотражения вначале малым зеркалом, затем большим зеркалом.

Рис. 1 Геометрические параметры антенны Кассегрена

Fig. 1. Geometrical parameters of a Cassegrain antenna

Поскольку известна характеристика переотраженного поля при линейной поляризации первичного излучателя, когда наряду с основной составляющей, появляется кроссовая составляющая, то представляют значительный интерес переотражения поля первичного излучателя с круговой поляризацией. Этот вопрос будем рассмотрен в дальнейшем исследовании.

IV. Список литературы

[1]  Айзенберг Г.З. Антенны УКВ. 4.2. М.: «Связь», 1977. 288 с.

THEORETICAL RESEARCH OF HYBRID CASSEGRAIN DUAL-REFLECTOR ANTENNAS

Lobkova L. M.

Sevastopol national technical university 99053, Sevastopol, Ukraine phone: (0692) 23 51 52; e-mail: rt.sevgtu@stel.sebastopol.ua

Abstract The statement of the problem is submitted for radiation field performance calculation of hybrid dual-reflector antennas with the phased array of spiral wire emitters as a feeder.

I.  Introduction

Taking into account considerable interest in development of hybrid antennas, especially of reflector antennas with an array antenna as a feeder, the program of an analytical calculation for one and two-reflecting hybrid antennas, forming a radiation field of circular polarization, is designed

II.  Main part

Considering the Cassegrain antennas it is necessary to use five dimensionless parameters provided that the reflected ray from an edge of a small mirror falls on edge of a major mirror:

D/Л, d/4F,\Jf,\Jf and 2cp , where D is a major mirror

diameter, A is an operational wavelength, F is a focal length,

IQ1 are the distances between the irradiator and the vertex of

major and small mirror respectively and 2cp is far field pattern width as shown in fig.1.

Any other parameters are determined in terms of the mentioned above ones. As principal parameter d/a is given a

priori, the further analysis of a problem demands definition of optimum values for the four remaining parameters. The principal criterion of parameter optimization is the aperture capacity

factor (ACF). Defining ACF for Cassegrain antenna, it is necessary to take into account the following factors:

1)    bad field distribution flatness in the aperture of a major reflector which is dependent on both feeder radiation pattern and radial decrease of a primary field and field, reflected from a small reflector;

2)    flowing of energy over edges of a small reflector;

3)    shadowing by irradiator of a spherical wave formed by a small reflector and shadowing by a small reflector of a plane wave, reflected from a major reflector.

The indicated effects have a geometrical-optic nature and so they could be analyzed in a ray approximation. It should be noted that basic difficulty in construction big Cassegrain antennas is the manufacturing the primary irradiator with given beam width of a radiation pattern. Moreover it is necessary to solve a problem of realization the required polarization in a primary wave, which can vary from linear to circular or elliptical polarization.

Now it is possible to note that basic difficulty at development of big Cassegrain antennas is manufacturing the primary irradiator with given beam width of a far field radiation pattern. Besides, it is necessary to solve a problem of forming a primary wave with given polarization, which can vary from linear to circular or to elliptical polarization.

The frequency properties of the feeder system need special attention because modern antennas of ground stations and relays of satellite communication systems should be wideband. The only probable exit in the given situation is to use as a primary radiator the phased array antenna consisting of spiral structures, creating a field with rotating polarization.

Thus from classical version of double-reflector antennas we are forced to go to the hybrid antenna versions, which allow rational design of radio systems. The antenna type considered, usually named as hybrid reflector antennas (HRA), determine new antenna generation, which is the base of modern multipositional RADARS, satellite relays, multibeam antennas of communication systems, ship RADARS, radio telescopes, radiometers and of many other applications. However, each hybrid reflector antenna system demands the concrete method for their electrodynamic synthesis.

In the present paper we investigate a HRA irradiating system to find a primary radiator’s field polarization structure after its first reflection by small mirror and then by major mirror.

III.  Conclusion

As the reflected field performance is known for linear polarization of a primary radiator, when in parallel with basic component, a cross component appears, it is very important to analyze the field reflections of a primary radiator with circular polarization. This problem will be considered in further analysis.

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты