Курсовые по Устройствам СВЧ и антеннам (сер1)

Посмотреть архив целиком

Введение.


В настоящее время зеркальные антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и в ряде других радиосистем СВЧ диапазона.

Зеркальные антенны являются антеннами оптического типа. Они состоят из слабонаправленного облучателя и металлического отражателя (зеркала). Форма поверхности зеркала выбирается такой, чтобы сферический фронт волны, падающей от облучателя на зеркало, после отражения преобразовывался в плоский фронт волны. Лучи, расходящиеся от облучателя, после отражения от зеркала образуют параллельный пучок, формируя остронаправленную диаграмму направленности шириной от десятка градусов до долей градуса.

Широкоугольное сканирование в однозеркальных антеннах осуществляется механическим вращением всей антенной системы в заданной плоскости.

Зеркальные антенны нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительно простоте конструкции, надежности работы, хорошим диапазонным свойствам, способности формировать диаграммы направленности различной формы и ряда других положительных особенностей.

Однако зеркальные антенны обладают рядом существенных недостатков: затенение облучателем поля зеркальной антенны, механический способ сканирования, который является единственно возможным в однозеркальных антеннах, не обеспечивает высокой скорости управления диаграммой направленности при большом весе и сложности механизма вращения, уровень боковых и задних лепестков в диаграмме направленности однозеркальных антенн трудно поддается ослаблению.


Анализ задания.


В процессе проектирования необходимо выбрать оптимальную схему и тип облучающей системы, определить геометрические размеры зеркала, амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала, рассчитать диаграмму направленности антенны, её коэффициент усиления, коэффициент полезного действия и разработать конструкцию в целом.

Рупорный облучатель является наиболее распространенным облучателем зеркальных антенн сантиметрового диапазона. Объясняется это возможностью получения диаграммы направленности заданной ширины в обеих плоскостях, большой диапазонностью и простотой их конструкции. Однако применение данного облучателя осложняется тем, что волновод, питающий рупор, вызывает заметное затенение зеркала и искажает диаграмму направленности антенны. Облучатель зеркальной антенны имеет фазовый центр, который располагается в фокусе параболоида вращения.

Стационарная зеркальная антенна

Исходные данные


Рабочая длина волны: = 3,2 см.

Ширина диаграммы направленности одинаковая в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Допустимый уровень боковых лепестков: q = -23 дБ.

Полоса частот: 2%

Коэффициент направленного действия (коэффициент усиления): D=32 дБ

Коэффициент эллиптичности поля в случае вращающейся поляризации: 0.8

Сектор механической установки луча в обоих плоскостях обеспечивает прием геостационарного спутника в центральной полосе РФ

Тип облучателя рупорный

Длина линии передачи 1.5 м

Минимально допустимая величина КСВ 1.25

Антенна применяется для индивидуального приема ТВ, устанавливается на крышах, стенах, балконах зданий.


Расчёт основных характеристик и геометрических размеров антенны.



Геометрические размеры зеркала:

По уровню боковых лепестков выбираем закон изменения поля в раскрыве зеркала:

0 - нормированное значение поля на краю раскрыва.

Радиус параболоида определим через коэффициент направленного действия, предварительно перейдя от дБ к разам:

10lgD=32

D=1584

где g - коэффициент использован6ия поверхности антенны, или эффективность g=0,6

R=26,2 см

S=R2=2156,5 см2 - площадь раскрыва зеркала.

При указанном амплитудном распределении, ширина диаграммы направленности: 2767*/2R.

27=4

При аппроксимации диаграммы направленности рупорного облучателя функцией cosn() максимальная эффективность зеркальной антенны g=0,82 достигается при =65, если n=1.

2-угол раскрыва зеркала.

Фокусное расстояние зеркальной антенны:

f=20,6 см.


Глубина зеркала:

h=6,6см.


Диаграмма направленности рупорного облучателя:


Амплитудное распределение поля в раскрыве зеркальной антенны пропорционально диаграмме направленности облучателя.

Координата раскрыва зеркала, соответствующая углу , рассчитывается так:

Исходя из этого, получаем формулу для расчета диаграммы направленности облучателя:

Диаграмма направленности рупорного облучателя, построенная по известному закону изменения поля в раскрыве зеркала:








Чтобы не видеть здесь видео-рекламу достаточно стать зарегистрированным пользователем.
Чтобы не видеть никакую рекламу на сайте, нужно стать VIP-пользователем.
Это можно сделать совершенно бесплатно. Читайте подробности тут.