Реферати українською » Коммуникации и связь » Лінійка з рупорних антен


Реферат Лінійка з рупорних антен

>ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОСВІТІ РФ

>РЯЗАНСКИЙ ДЕРЖАВНИЙРАДИОТЕХНИЧЕСКИЙ УНІВЕРСИТЕТ

Кафедра радіоуправління та зв'язку

>КУРСОВАЯ РОБОТА

По дисципліни "Антени та внутрішнього облаштування НВЧ"

">ЛИНЕЙКА ІЗРУПОРНЫХАНТЕНН"

Виконала ст. грн. 511

>Бражникова Т. М.

Керівник

>РендаковаВ.Я.

>Рязань, 2008


Зміст

Запровадження

Аналіз технічного завдання й вибір методу розрахунку

Розрахунок одиночного рупора

Розрахунок діаграми спрямованості антени

Розрахунокфазирующей секції

Опис конструкції

Укладання

Список літератури


Запровадження

>Волноводно-рупорние антени є найпростішими антенамиСВЧ-диапазона.

Вони можуть формувати діаграми спрямованості шириною від 100-140про (прираскриве спеціальної форми) до 10-20про в пірамідальнихрупорах. Можливість подальшого звуження діаграми рупора обмежується необхідністю різкого збільшення його довжини.

>Волноводно-рупорние антени є широкосмуговими пристроями і забезпечують приблизнополуторное перекриття стосовно діапазону. Можливість зміни робочої частоти у ще великих межах обмежується порушенням і поширенням вищих типів хвиль в що живлятьволноводах. Коефіцієнт корисної дії врупорах високий (близько 100%).Рупорние антени прості у виготовленні.

Недолікамирупорних антен є:а)громоздкость конструкції, що обмежує можливість отримання вузьких діаграм спрямованості; б) складнощі у регулюванніамплитудно-фазового розподілу поля була враскриве, які обмежують можливість зниження рівня бічних пелюсток.

>Рупорние випромінювачі можна застосовувати як самостійні антени чи ролі елементів складніших антенних пристроїв.

 


Аналіз технічного завдання й вибір методу розрахунку

По технічному завданням на курсову роботу потрібно спроектувати лінійку зрупорних антен. Як одиночного випромінювача використовується пірамідальний рупор.

Приймемо такі позначення: параметри рупора,рассчитиваемие вН-плоскости, будемо позначати індексом 1; параметри рупора,рассчитиваемие вЕ-плоскости, будемо позначати індексом 2. На рис. 1 є такі: а12 – розмірираскрива рупора; h1, h2 – довжини рупора;1,2 – кутираскрива рупора.

Використовуватимемо таку методику розрахункурупорного випромінювача. По заданої робочої частоті виберемо що збуджує хвилевід. По заданим розмірамраскрива рупора знайдемо коефіцієнт спрямованого дії одиночного випромінювача та її геометричні розміри. При виборі довжини рупора врахуємо дві умови.

1) МаксимумКНД рупора заданої довжини характеризується певне значення величини фазових спотворень. Такий рупор називають оптимальним.Пирамидальний рупор оптимальний, якщо максимальні спотворення вН-плоскости становлять 135про, аЕ-плоскости – 90про.

, звідки

, звідки . [1]

2) Для пірамідального рупора знайдені довжини можуть бути різними і сумісними. Тому необхідно забезпечити правильну стикування рупора зволноводом.

Для розрахунку діаграми спрямованості користуються інтегральними висловлюваннями [3]:

,

.

Ці формули до розрахунку поля випромінювання рупорів порівняно складні, і розрахунок із них виходить трудомістким. Для оптимального рупора, фазові спотворення якого перевищують максимально допустимих, розрахунок робити по формулам

,

,

які призводять до істотнимпогрешностям[3].

Діаграма спрямованості складної антени визначається твором двох множників: діаграми одного випромінювача F>изл(>) на множник грати Fn(>) [1]:


.

Потрібна, щоб антена порушувала полі з обертовою поляризацією.

І тому встановимо враскривах рупорівфазирующие секції.

За завданням необхідно забезпечити роботу антени всинфазном інесинфазном режимі. Якщо всі випромінювачі харчуютьсясинфазно, то промінь спрямований по нормальний до лінії розташування випромінювачів. Принесинфазном режимі роботи фаза струмів випромінювачів у бік осі Y змінюється по лінійному закону.

Зміна різниці фаз полів випромінювачів, зумовлене зміною різниці фаз їх струмів, веде зміну напрями максимального випромінювання антени. Якщо основна пелюсткаДН множника при відхиленні променя виходитиме межі основноголепесткаДН одного випромінювача, то рівень бічних пелюсток різко збільшиться. Тому візьмемо максимальне відхиленняДН антени від нормальний до його поверхні однакову шириніДН її випромінювачів за проектною потужністю за рівнем 0,7.

>>max =>0,7изл

Електричне управління становищем антенного променя здійснюватимемо з допомогоюфазовращателей, що забезпечують зміна зсуву за фазою між струмами визлучателях антени.

Якість антен характеризується коефіцієнтом посилення антени, рівним творуКНД на коефіцієнт корисної дії антени. Длярупорних антен вважатимуться, що потужність втрат значно менше потужності випромінювання, завдяки чому ККД антени можна взяти рівнимединице[1].


Розрахунок одиночного рупора

 

>Рассчитаем довжину хвилі і хвилеве числоk:

,

де з= 3*108 м/с – швидкість світла.

,

.

Вибір розмірів поперечного перерізу прямокутного хвилеводу робиться з умови поширення уволноводе лише основного типу хвилі М10:

По одержаному значенням виберемо хвилевід маркиR100 з розмірамиa*b=22.86*10.16 мм.

>Рассчитаем коефіцієнт спрямованого дії рупора:

,

.


Знайдемо значення оптимальних довжин рупора в площинах E і H:

,

.

Використовуємо рівняння стикування рупора зволноводом[1]:

h1 (>1-a/a1) = h2 (>1-b/a2).

Щоб фазові спотворення враскриве не перевищили допустимих, великої ваги довжини h приймаємо за постійне число і висловлюємо менше значення через більше:

,

>Рассчитаем кутираскриварупорной антени:

,

.


>Рассчитаем і побудуємоДН рупора.

а) У площині Є

, .

>Рис. 3. Діаграма спрямованості рупора у площині Є

>ШиринаДН за рівнем 0,5:0,5 = 5,4про.

б) У площині H

,

.


>Рис. 4. Діаграма спрямованості рупора у площині М

>ШиринаДН за рівнем 0,5:0,5 = 4,9про

Розрахунок діаграми спрямованості антени

1.Синфазний режим роботи.

Діаграма спрямованості лінійки зрупорних антен:

.

>Множитель грати визначається за формулою:

,

деd – відстань між випромінювачами.

УДН множника будуть дещо дифракційних максимумів. Оскільки розмірираскрива одного рупора рівні 20*30 див, то ми не виконується умова що забезпечує існування одногомаксимума[1]. Але до того часу, поки дифракційні максимуми межею основноголепесткаДН одного випромінювача, вДН грати їх буде, оскільки вони знищуються приперемножении діаграм. Виходячи з цього, визначимо відстань між випромінювачамиd>opt, щоб уДН лінійки випромінювачів починають з'являтися дифракційні пелюстки:

>d>opt =/sin(0 >изл).

ПоДН одиночного рупора знаходимо, що у обох площинах (М- іЕ-плоскости)0изл = 9про, тоді

>d>opt =3.1/sin9>o = 19.8 див.

Отримане значенняd>opt близько за значенням розмірураскрива рупора у площині Є а2=20 див, тому візьмемо відстань між випромінювачамиd = 20 див. Тоді розташування рупорів в антени буде так як зображено на рис. 5

З огляду на, що зсинфазной лінійки випромінювачів = 0, знайдемо діаграму спрямованості всієї антени у площині Є за такою формулою:

,

.


>Рис. 6. Діаграма спрямованостісинфазной антени

Ширіну діаграми спрямованості антени за нульовим рівню та за рівнем 0,5 визначимо так [3]:

,

.

Рівень бічних пелюсток:

.

Становище першого дифракційного максимуму визначимо за такою формулою:

>>диф = ±arcsin(p /d),

де р – номер дифракційноголепестка.


>>диф = ±arcsin(3,1 / 20) = ±8,9про.

Діаграма спрямованості лінійки випромінювачів в М - площині буде такою, як і в одного випромінювача в М – площині.

2.Несинфазний режим роботи.

>Рассчитаем максимальне відхиленняДН антени від нормальний до його поверхні:

>>max =>0,7изл .

За графікомДН одиночного рупора у площині Є (рис. 3) визначаємо, що>max = 4про.

Відстань між випромінювачами грати з електричним хитанням променя має менше оптимального [3]. У нашому випадку розмірраскрива рупора у площині, у якій відбувається відхилення променя, дорівнює оптимальному значенням. Отже, зменшити відстань між випромінювачами неможливо, отже, дифракційні пелюстки множника грати входитимуть в основний пелюсткаДН випромінювача. Це спричинить різке до зростання бічних пелюстокДН антени.

Різниця фаз струмів випромінювачів знайдемо з формули, визначальною напрям максимальногоизлучения[3].

,

,

.


>Диаграмму спрямованості антени внесинфазном режимі знайдемоперемножением діаграми одного випромінювача вЕ-плоскости F2(>2) на множник грати Fn(>2) при = 2,8 радий.

>Рис. 7. Діаграма спрямованості антени внесинфазном режимі роботи

>Рассчитаем коефіцієнт спрямованого дії і коефіцієнт посилення антени.

,

де P.Sа =Sn – площа випромінюючої поверхні антени.

Розрахунокфазирующей секції

 

>Фазирующая секція є систему прямокутних паралельних пластин, встановлюваних враскриве рупора (рис. 8).

Відстань між пластинамиr лежать у межах/2<r<.Виберемr0,7, отримуємоr=2см. Ширіну пластин l знайдемо за такою формулою [2]:

,

.

Секцію враскриве маємо те щоб вектор електричного поля був з точки 45про до пластинам. Це тим, що полі з обертовою поляризацією можна як сукупність двох лінійно поляризованих хвиль.Плоскости поляризації цих хвиль би мало бути взаємно перпендикулярні, а різницю фаз складати 90про.

>Распространяясь з точки 45про, вектор Є то, можливо розкладено на дві складові Єn та О>tg. Складова Єn рухається між пластинами зі швидкістю світла з, оскільки пластини її у впливу не надають. Складова Є>tg, паралельна пластинам, поширюється з-поміж них як іволноводе із підвищеною фазової швидкістю. У результаті відмінності фазових швидкостей у складових Єn та О>tg набіг фази під час проходження системи пластин довгою l = 2,1 див становитиме 90про.

При заданому розміріраскрива рупора і вирахуваних розмірах пластин, їх кількість в секції становить 18 штук.


Опис конструкції

 

Антена, що складається з лінійки рупорів, має 20 випромінювачів.Рупора щільно прилягають друг до друга сторонамираскрива, мають більший розмір.Ширина діаграми спрямованості антени за рівнем 0,5 вН-плоскости0,5 = 4,9про, вЕ-плоскости0,5 = 0,4про.

Відхилення променя під час роботи антени внесинфазном режимі відбувається уЕ-плоскости.

Харчування можна здійснити з допомогою схеми зфидерним розподілом типу "ялинка" з паралельнимфазированием. Поступове розподіл потужності виробляється з допомогоюволноводних трійників типу Є.Генератор, який досі живить антену, маєволноводний вихід.Фидерний тракт виконується як прямокутного хвилеводу з хвилею М10.Волноводний фідер безпосередньо перетворюється на хвилевід, що збуджує рупор.

При розмірахраскрива рупора на кілька довжин хвиль вважатимуться, що відображень відраскрива немає, аналогічно можна знехтувати відбитком від горловини рупора, оскільки кутираскрива малі й відповідають оптимальним розмірамрупора[2].

До сформування половіючі жита із обертовою поляризацією враскриве кожного рупора встановлюютьсяфазирующие секції.

антена рупорволноводнийфазирующий


Укладання

 

За виконання даної курсової роботи була антена, що складається з лінійкирупорних антен. Для отримання якісніших характеристик розрахунок проводився для оптимальногорупра. Проведений розрахунок відповідає вимогам технічного завдання.


Список літератури

1. Антени та внутрішнього облаштування НВЧ. Розрахунок і проектування антенних решіток та його випромінюючих елементів / Під ред. Д. І. Воскресенського. М. : Рад. радіо, 1972.

2.Драбкин О.Л.,Зузенко В.Л., Кислов О.Г.Антенно-фидерние устрою. М.: Рад. радіо, 1974.

3. Антени та внутрішнього облаштування НВЧ: Методичні вказівки до лабораторним роботам. Частина 1 / Під ред. А.В. Рубцова.Рязань, 2006.

4. Антени та внутрішнього облаштування НВЧ. Проектуванняфазированних антенних решіток / Підред.Д.И. Воскресенського. М.: Радіо і зв'язок, 1994.


Схожі реферати:

Навігація