Коаксиальный фидер

Положете фазобого цетра излр/екия и фокуса зеркала

6) г).

Рис. 8.13. Облучатели параболических антенн

параболическим цилиндрической.

ность зеркала должна быть не параболоидом вращения, а цилиндро-М и линейный облучатель, являющийся источником волны, должен располагаться вдоль фокальной линии (рис. 8.12).

Облучатели зеркальных антенн должны удовлетворять следующим требованиям; быть однонаправленными; минимально затенять зеркало (чтобы не искажать диаграмму направленностон отражателя); облучатель должен быть достаточно диапазонным, так как диапазоиность всей антенны в целом определяется в основном соответствующи.ми свойства.\1и облучателя и фидерного тракта; облучатель должен выдерживать заданную мощность без возникновения высокочастотного пробоя.

В диапазоне дециметровых и более длинных волн применяются вибраторные облучатели; на сантиметровых и миллиметровых волнах применяются волноводно-рупорные облучатели и др.

J На рис. 8.13 показаны наиболее распространенные облучатели антенн с зеркалом в виде параболоида вращения.

На рис. 8.13,а даны два типа вибраторных облучателей: один (верхний) с рефлектором в виде металлического диска, другой (нижний) с пассивным

рефлектором в виде вибратора, В обоих случаях вибратор возбуждается через полуволновую щель, прорезанную в оболочке коаксиального фидера питания. Размеры элементов облучателя, приведенные на рисунке, приближенные- и даны для наглядности. В каждом конкретном случае эти раз.меры должны уточняться экспериментально, с тем чтобы получить требуемую диаграмму облучателя и обеспечить хорошее согласование антенны с фидером.

Эскиз установки вибраторного облучателя у зеркала показан на рис. 8.13,6. Фидер проходит через вершину параболоида и располагается вдоль оптической оси. Облучатель устанавливается так, чтобы его фазовый центр совпадал е .фокусом. Должна быть предусмотрена возможность регулировки места расисдаже-Ния облучателя.

Рис. 8.14. Возбуждение параболбида волновод-ро-рупориыми облучателями

Нередка пря/тргольного сечения

-Сржидающая часть волновода

Рис. 8.15. Возбуждение параболоида двухщелевым облучателем обратного излучения:

а - общий вид зеркала с облучателем; 6 - вид облучателя в разрезе

На рис. 8.13,в показаны вибраторные облучатели, возбуждаемые прямоугольным волноводом с волной типа Яю. Вибраторы крепятся к тонкой металлической пластине, которая устанавливается в середине волновода перпендикулярно линиям электрического поля. Такое расположение пластины не искажает структуры поля в волноводе. Вибраторы же расположены параллельно вектору £, и в них наводятся токи. Более удаленный от зеркала вибратор обычно является рефлектором, для этого его длина берется несколько большей, чем полволны, а расстояние между вибраторами устанавливается около Х/3. Для сужения диаграммы в плоскости Н и приближения ее к диаграмме, имеющей осевую симметрию, применяется облучатель из четырех вибраторов (рис. 8,13,г).

Возбуждение вибраторов можно регулировать перемещением пластин вдоль оси Z. Для уменьшения влияния волновода на диаграмму облучателя волновод в плоскости Е сужается.

Вибраторные облучатели, возбуждаемые волноводом, устанавливают у зеркала так же, как н возбуждаемые фидером (рис. 8.13,6).

Волноводно-рупорные облучатели представляют собой либо открытый конец волновода, либо небольшой рупор, присоединенный к концу волновода. Пркме-ияются волноводы как прямоугольного сечения, так и круглого.

Расположение волноводов-рупорных облучателей у зеркала показано на рис. 8j14.

На рис. 8.16 показан двухщелевой облучатель обратного излучения. Такой облучатель кампактен и мало затеняет зеркало. Он представляет собой прямоугольный волновод, который заканчивается коробкой прямоугольного сечения с глухой стенкой и двумя щелями, через которые происходит излучение в сторону зеркала. Стрелки на рисунке показывают направление силовых линий электрического поля. Недостатки такого двухщелевого облучателя - ограниченная мощность, которую можно пропустить через него, не опасаясь электрического пробоя между краями щелей, а также его узкополосность.

Упрощенный расчет параметров антенны с зеркалом в виде параболоида вращения можно произвести в следующем .порядке. Основными исходными данны-

ilflO

I ми обычно являются рабочая длина волны X и ширина диаграммы направленности (260.5)°. По указанным исходным данным на основании формулы (7.1) определяем диаметр раскрыва параболоида 2Ro. Из конструктивных соображении выбирается фокусное расстояние /.

Профиль параболоида можно определить на основании уравнения параболы

- 4/г,

где z-декартова координата точки вдоль оси параболоида, отсчитываемая от средней точки параболоида; -координата,, перпендикулярная оси z (с тем же началом координат), определяющая положение точки профиля.

Далее подбирается облучатель зеркала, соответствующий диапазону волн, в котором должна работать антенна, и имеющий одностороннюю диаграмму излучения, которая обеспечивает макси.мальное облучение центральной части зеркала и уменьшение напряженности поля к краям зеркала в 3-10 раз.

Коэффициент направленного действия антенны кожно определить по приближенной формуле (8.2). I Шумовые характеристики параболических зеркальных антенн можно улучшить, уменьшив плотность потока, облучающего края зеркала, что ослабляет явление «переливания» электромагнитных волн за края зеркала.

В частности, очень низкую шумовую температуру имеет рупорно-парабо-лическая антенна, представляющая собой рупор длиной 50... 100 длин волн и более, который непосредственно присоединяется к сегменту параболоида вращения (рис. 8.16).

Профиль параболического зеркала рассчитывается таким образом, чтобы его фокус совпадал с фазовым центром рупора. Угол раскрыва рупора берется 30 ... 40°, что обеспечивает хорошее согласование рупора с волноводом питания.

В рупорно-параболической антенне отсутствует рассеяние энергии облучателя, которым является рупор. Это повышает КПД, приводит к уменьшению

3083

V /

Рис. 8.16. Рупорно-параболнче-ская антенна для волны Х=8 см:

/ - рупор; 2 -сегмент параболоида; 3 -раскрыв рупора; 4 - раскрыв зеркала

Рис. 8.17. Перископическая антенна:

/ - плоское зергало; 2 - параболическое зеркало: 3 - облучатель параболического зер-

кала