Проектируйте и анализируйте антенну Cassegrain

Открыть скрипт

В этом примере показано, как создать cassegrain антенну. Типичная параболическая антенна состоит из параболического отражателя с маленькой антенной канала в ее особом внимании. Параболические отражатели, используемые в спутниковых антеннах, имеют большое искривление и короткое фокусное расстояние, и центр расположен около рта тарелки, чтобы уменьшать продолжительность поддержек, требуемых содержать структуру канала. В более комплексных проектах, таких как cassegrain антенна, sub отражатель используется, чтобы направить энергию в параболический отражатель от антенны канала, расположенной далеко от первичного центра. Cassegrain предоставляет возможность увеличивать фокусное расстояние, уменьшая лепестки стороны. Такой тип антенн может использоваться в спутниковой связи, а также Астрономии и других появляющихся режимах коммуникаций

Задайте параметры

Приведенные ниже параметры помогают разработке cassegrain антенны

Rp = Диаметр основного отражателя

fp = Фокусное расстояние основного отражателя

Rsub = sub диаметр отражателя

fhyp = фокусное расстояние гиперболы

Rp=0.3175;
fp=0.2536;
Rsub=0.033;
fhyp=0.1416;

Антенна Cassegrain модели

Антенна Cassegrain обычно имеет три структуры. Сначала основной отражатель, который является параболическим, второй подотражатель, который является гиперболическим, третий элемент возбудителя. Особое внимание основного отражателя и близкое особое внимание гиперболического подотражателя совпадают. Энергия направлена от подотражателя к основному отражателю. Параболический отражатель преобразует сферический фронт импульса в плоский фронт импульса, когда энергия, направленная к нему, кажется, прибывает из особого внимания.

ant = cassegrain('Radius',[Rp Rsub],'FocalLength',[fp fhyp])
show(ant);

ant = 

  cassegrain with properties:

        Exciter: [1×1 hornConical]
         Radius: [0.3175 0.0330]
    FocalLength: [0.2536 0.1416]
           Tilt: 0
       TiltAxis: [1 0 0]
           Load: [1×1 lumpedElement]

Задайте элемент возбудителя

Конический рог используется в качестве возбудителя по умолчанию для cassegrain. Это ориентировано к sub отражателю. Это спроектировано на частоте, которая дает желаемую эффективность. Апертурный диаметр выбран аналитически, чтобы дать желаемую компланарную ширину луча шаблона.

Exciter=design(hornConical,17.7e9);
Exciter.FeedWidth=3.4e-3;
Exciter.Tilt=270;
Exciter.TiltAxis=[0 1 0];
show(Exciter);

Решите структуру

Значение по умолчанию cassegrain антенна использует решатель ПО для основного отражателя и решатель MoM для sub отражателя и возбудитель. Диаметр основного отражателя равняется 39 $${\lambda}$ , и тот из sub отражателя равняется 4 $${\lambda}$ . Решатели используются согласно размеру основного отражателя и подотражателя. Как правило, если диаметр sub отражатель больше 5 $${\lambda}$ , то рекомендуется использовать решатель ПО для него. Обычно ожидаемый диаметр подотражателя должен быть меньше 20% основного отражателя, чтобы минимизировать блокирование подотражателем.

Постройте антенну диаграммы направленности и Mesh

Постройте диаграмму направленности cassegrain антенны в 18GHz.The, ожидаемый шаблон должен сгенерировать карандаш как луч с меньшем, перетекают и незначительное излучение лепестка. Антенна Cassegrain по умолчанию генерирует больше количества треугольников, таким образом, это может быть поймано в сети вручную для различных длин ребра mesh для необходимых количеств треугольной генерации. Это решает структуру быстро, но уменьшения усиления по сравнению со значением по умолчанию в таких случаях. Mesh можно управлять для возбудителей и отражателей отдельно с различными длинами ребра mesh.

ant=cassegrain;
pattern(ant,18e9);
figure;
mesh(ant);
figure;
mesh(ant,'maxEdgeLength',30e-3);

Сравнение с параболическим отражателем, который не имеет подотражателя, показывает, что cassegrain настройка увеличивает направленность

ant=reflectorParabolic;
ant.Exciter=hornConical;
ant.Exciter.Tilt=90;
figure;pattern(ant,18e9);

S-параметры и график импеданса

Постройте s-параметры и импеданс cassegrain антенны по частотному диапазону от 18 ГГц до 18,8 ГГц. Это обеспечивает пропускную способность приблизительно 100 МГц, и структура резонирует на уровне 18,51 ГГц.

ant=cassegrain;
s=sparameters(ant,linspace(18e9,18.8e9,25));
figure;rfplot(s);
figure;
impedance(ant,linspace(18e9,18.8e9,25));

Распределение тока

Анализируйте распределение тока cassegrain на заданной частоте

current(ant,18e9,'scale','log10');

Используйте различные возбудители с наклонами

Несколько других элементов поддерживаются как возбудители как рог, волноводы и так далее. Возбудитель может быть наклонен в необходимом направлении на основе потребности.

Exciter=design(horn,16.2e9);
Exciter.Tilt=270;
Exciter.TiltAxis=[0 1 0];
ant.Exciter=Exciter;
show(ant);
figure;
pattern(ant,18e9);

Заключение

Используя эффективность антенны увеличений проекта Cassegrain, когда антенна канала направлена вперед, а не к тарелке в передней стороне питаемая антенна. Эта ориентация уменьшает лепестки стороны, и использование двойных отражателей помогает в настраивающей диаграмме направленности для максимальной эффективности антенны

Ссылки

Obulesu Dandu, "Оптимизированный Проект По оси Симметричной антенны Отражателя Cassegrain с помощью Итеративного Алгоритма Локального поиска".

Документация