Таким образом,.
d = 9,5/2 = 4,75 см,.
n = 38,¾, 75 — 1 = 7.
Рассчитаем ДН облучателя в виде линейной системы синфазных излучателей. В общем случае она будет определяться следующим выражением:
fлс (ϑ) = f1(ϑ) f ′(ϑ) fn (ϑ) (4.3) где fлс (ϑ) — ДН линейной системы синфазных излучателей;
f1(ϑ) — ДН одиночного излучателя.
f′(ϑ) = sin [(π/2)cos (ϑ)] (4.4) fn (ϑ) — функция направленности системы из n ненаправленных излучателей, расположенных на расстоянии d друг от друга, определяемая выражением:
(4.5) где ψ - сдвиг фаз между точками в соседних излучателях.
В случае синфазной линейной системы излучателей ψ = 0).
Используя выражение (4.3), можно рассчитать ДН линейного облучателя в плоскости, совпадающей с продольной осью облучателя и нормалью к излучающему раскрыву линзы.
Если в качестве одиночных излучателей выбраны щели, то ДН одиночной щели в Е- и Н-плоскостях соответственно имеет вид:
(4.6) По результатам расчетов, выполненных по приведенным формулам в декартовых координатах, строятся ДН облучателей линзовой антенны в главных плоскостях (рис. 6, 7).
Рис. 6. Диаграмма направленности облучателя в Е-плоскости.
Рис. 7. Диаграмма направленности облучателя в Н-плоскости Расчет диаграммы направленности линзовой антенны Рассчитаем закон распределения амплитуды поля на излучающем раскрыве линзы по формуле:
(5.1) По итогам расчета необходимо построить распределение амплитуды поля на раскрыве линзовой антенны в зависимости от нормированной координаты на раскрыве ρ/ρ0. При этом необходимо учитывать, что каждому значению угловой координаты соответствует значение профиля.
ρ = rsin (ϑ), (5.2) где угол ϑ меняется в пределах от 0 до ϑ0.
Рис. 8. Распределение амплитуды поля Рассчитаем ДН линзовой антенны в главных плоскостях. Цилиндрическая линза не имеет кривизны поверхности в плоскости, совпадающей с продольной осью линейного облучателя и нормалью к излучающему раскрыву. Поэтому ДН цилиндрической линзы в этой плоскости определяется ДН линейного облучателя в соответствующей плоскости. В ортогональной плоскости ДН цилиндрической линзовой антенны находится как функция направленности прямоугольной синфазной площадки с известным законом распределения амплитуды поля.
Таким образом, для линзовой антенны с прямоугольным раскрывом и косинусоидальным законом распределения амплитуды поля на раскрыве ДН будут определяться по формуле при р = 2 и Δ ≠ 0:
(5.3) где параметр U определяется по формуле:
(5.4).
Рис. 9. Амплитуда поля на раскрыве ДН.
Рис. 10. Круговая ДН.
Определим относительную погрешность рассчитанной ДН:
(5.5).
где ширина рассчитанной ДН линзовой антенны;
заданное в техническом задании значение ширины ДН.
Определим уровень бокового лепестка ДН линзовой антенны, рассчитав отношение максимума первого (наибольшего) бокового лепестка к максимуму излучения антенны и переведя это отношение в децибелы:
(5.6).
Заключение
В ходе работы рассмотрены основные принципы построения РЛС и действия линзовых антенн, работающих в диапазоне СВЧ. Произведено определение основных соотношений для расчета геометрических параметров линзовых антенн с замедляющим типом линз, имеющим плоский излучающий раскрыв прямоугольной формы. Осуществлен расчет характеристик излучения линзовых антенн, геометрических и электрических облучателя, одного из наиболее часто использующихся в линзовых антеннах.
С практической точки зрения к достоинствам импульсных РЛС можно отнести возможность использовать одну антенну для приема отраженных сигналов и для излучения зондирующих импульсов, сравнимую простоту конструктивного выполнения и возможность размещения их на транспортном средстве, удобство визуального наблюдения цели в системе мониторинга. Стоит отметить и наличие ряда недостатков таких систем. Это, прежде всего, наличие помех от местных предметов и пассивных помех, которыми прикрываются цели, а также сложность выделить движущуюся цель на фоне помех, и необходимость применения радиоприемных устройств с широкой полосой пропускания, в которую проникают нежелательные помехи. И, наконец, невозможность обнаружить раздельные цели, находящиеся на малом расстоянии друг от друга.
1. Бакулев П. А. Радиолокационные системы: Учебник для вузов. — М.: Радиотехника, 2004. — 320 с.
2. Никитин Б. Т., Федорова Л. А., Данилов Ю. Н. Антенны и устройства сверхвысоких частот. Расчет и проектирование устройств СВЧ: Учеб. пособие. — Л.: ЛИАП, 1986. — 66 с.
3. Кюн Р. Микроволновые антенны: пер. с нем./под ред. М. П. Долуханова. — Л.: Судостроение.
1967. — 517 с.
4. Сазонов Д. М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов — М.: Высш. шк., 1988. — 432 с.
5. Федорова Л. А., Мельникова А. Ю. Расчет и проектирование линзовых антенн: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию — СПб.: ГУАП, 2002. — 36 с.
