Разработка методики расчета и программы для исследования параболической антенны с полосковым облучателем

дипломная работа

4.3 Излучение поверхностных волн

При расчете проводимостей излучения отверстий резонатора по поверхностным волнам используются представления функции Грина для области, частично заполненной диэлектриком, в виде разложения по волнам LE, LM [13]. При этом проводимость разделяется на две части, соответствующие волнам упомянутых типов. Однако для тонких слоев диэлектрика, что представляет основной практический интерес, в структуре распространяется лишь поверхностная волна LM1. Для этой волны проводимость любого из четырех отверстий прямоугольного резонатора [17].

, (16)

где для торцевых отверстий (y=0,b)

, (17)

для боковых отверстий (x=0,a)

. (18)

где

, (19)

, (20)

и находятся из решения системы трансцендентных уравнений [13]

(21)

Из первого уравнения системы выразим

,

и подставим во второе

.

Полученное трансцендентное уравнение относительно легко решается численными методами.

4.4 Учет потерь в ПА. Эффективность излучения. Коэффициент полезного действия ПА

Учет всех видов потерь в ПА является существенным моментом их проектирования. Резонансный характер работы, наличие слоя диэлектрика, малые размеры - вот факторы, приводящие к потере части полезной мощности и снижению эффективности антенны.

Для волны типа E010 потери в диэлектрике подложки ПА с тангенсом угла диэлектрических потерь tgд определяются как проводимость потерь в диэлектрике

. (22)

Проводимость потерь в металле

, (23)

где , Ом - сопротивление металлических стенок резонатора, связанное с удельной проводимостью металла полоски д и длиной волны л0.

Общая проводимость прямоугольной ПА

. (24)

Эффективность ПА может быть определена по нескольким критериям. Во-первых, по излученной мощности пространственных волн основной поляризации (излучение торцевых отверстий резонатора). КПД по этому параметру

. (25)

Во-вторых, КПД по всей излученной (как пространственными, так и поверхностными волнами) мощности

. (26)

Соответствующие потери в децибелах связаны с величинами КПД непосредственно

, . (27)

Наконец, проводимость используют для вычисления КНД антенны по основной поляризации поля:

. (28)

Добротность излучения ПА может быть определена по формуле [2]

. (29)

Для прямоугольных ПА характерные значения добротности излучения составляют 30…80.

По известному значению добротности и допустимому значению коэффициента стоячей волны по направлению можно определить рабочую полосу ПА

. (30)

Входное сопротивление ПА определяется как величина обратная общей проводимости

. (31)

Необходимо отметить, что входное сопротивление прямоугольной ПА легко регулируется подбором положения точки питания. Входное сопротивление максимально при питании на краю и изменятся пропорционально множителю при расположении точки питания на расстоянии a0 от центра антенны. Если точка питания сдвинута к центру, то в пластине антенны делается характерный вырез.

4.5 Диаграмма направленности ПА

При элементарном подходе ДН прямоугольной ПА в плоскости H эквивалентна диаграмме щели длиной a, прорезанной в плоском проводящем экране и имеющей равномерное распределение поля. В плоскости E излучение МПА определяется как излучение двух таких щелей, разнесенных на расстояние b. При таком подходе влияние подстилающего диэлектрического слоя не принимают во внимание. В некоторых работах [13] это влияние учитывается введением дополнительного множителя , учитывающего зеркальное отображение магнитного тока в экране.

Более корректное интегрирование распределения эквивалентных магнитных токов по апертуре излучающих торцов МПА приводит к выражениям для ДН

В плоскости H (ц=0)

, (32)

в плоскости E (ц=р/2)

, (33)

где .

Делись добром ;)