Антенно-фидерные устройства. АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА РТ. Антеннофидерные устройства
 Скачать 7.65 Mb.
|
|
4. Выбрать сечение прямоугольного волновода для работы волной Н 10 в заданном диапазоне частот f ГГц, f ГГц. 5. Четырехпроводный перекрещенный фидер выполнен из медных проводов диаметром мм и расстоянием между проводами мм. Определить КПД согласованного фидера, если известны длина фидера мм, частота МГц. Вариант 10 1. Заданы частота МГц, волновое сопротивление Ом, диаметр проводов мм и длина четырехпроводного симметричного фидера мм. Определить КПД фидера, выполненного из медных проводов. 2. Заданы относительная диэлектрическая проницаемость ε`=2.1, внешний мм и внутренний диаметры мм проводников коаксиального кабеля. Определить волновое сопротивление, если коэффициент заполнения а. 3. Заданы частота ГГц, сечение волновода мм. Волновод выполнен из меди и имеет прямоугольное сечение. Определить затухание при работе волной Н. Для четырехпроводного фидера (рис. б) известны волновое сопротивление Ом, диаметр проводов мм, расстояние между проводами мм, частота МГц. Определить расстояние между однополярными проводами и погонное (нам длины) затухание. 5. Заданы волновое сопротивление коаксиального фидера Ом, коэффициент укорочения волны ξ=1.2, диаметр внутреннего проводника мм. Определить диаметр внешнего проводника. Требования к оформлению отчета Отчет по практической работе должен содержать 1. Название и номер работы. 2. Цель работы. 3. Исходные данные. 4. Поясняющие графики. 5. Результаты расчета. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы 1) Какие устройства называют фидерными трансформаторами 2) Какие существуют типы волноводов 3) Какие способы используются для согласования волноводов 4) В чем заключаются отличие симметричного и несимметричного волноводов 5) Какой основной тип волн распространяется в прямоугольном волноводе 6) Как распространяется волна Н 7) Для чего применяют фидерные трансформаторы 187 Практическая работа №2 Расчет элементов конструкции и ДН одновибраторных антенн Цель работы 1) Рассчитать основные размеры одновибраторных антенн. 2) Изобразить конструкцию антенны, по рассчитанным данным. Пояснения к работе Перед тем как приступить к выполнению практической работы Студент должен иметь представление о конструктивных особенностях, характеристиках, параметрах одновибраторных антенн. Студент должен знать методику расчета характеристики элементов конструкций одновибраторных антенн вид диаграммы направленности одновибраторных антенн. Студент должен уметь применять известные методики для расчетов характеристик антенн изображать чертеж конструкции антенны применять ЭВМ. для расчета. Краткие теоретические сведения Основные размеры панели рассчитываются последующим формулам Средние частота и длина волны Размеры апериодического рефлектора в плоскостях Ни Е Расстояние от вибраторов до апериодического рефлектора Диаметр и радиус вибратора. Коэффициент укорочения волны в вибраторе находим по кривым рис. 2.1. 188 Рисунок 2.1. 1 – ξ для полуволнового вибратора 2 – ξ для волнового вибратора. Длина плеча волнового вибратора Волновое сопротивление вибраторов Входное сопротивление вибратора Сопротивление излучения выбирается из таблицы 2.1. Таблица 2.1. Панель имеет два параллельно соединенных вибратора, следовательно, входное сопротивление каждого вибратора должно быть в. Соединительные линии от каждого вибратора до симметрирующего устройства используем как четвертьволновые трансформаторы. Их волновые сопротивления Расстояния между вибраторами (их осями) _ 189 Эскиз панели приведен на рис. 2.2. Рисунок 2.2. Варианты задания для практической работы №2. Вариант 1 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 2 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 3 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 4 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 5 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 6 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 7 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 8 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 9 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. Вариант 10 1. Определить основные размеры панели, состоящей из двух волновых вибраторов, если известна полоса рабочих частот МГц. 190 Требования к оформлению отчета Отчет по практической работе должен содержать 1. Название и номер работы. 2. Цель работы. 3. Исходные данные. 4. Чертеж конструкции антенны. 5. Результаты расчета. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы 1) Какие антенны называются одновибраторными? 2) Какие способы питания используются для одновибраторных антенн 3) Какие существуют разновидности конструкций антенн 4) Как определяются рефлектора в плоскостях Е и Н 5) В каких диапазонах применяются одновибраторные антенны 6) Как рассчитывается диаграмма направленности антенн данного типа 191 Практическая работа №3 Расчет элементов конструкции и ДН спиральных антенн Цель работы 1) Рассчитать основные размеры одновибраторных антенн. 2) Изобразить диаграмму направленности антенны. Пояснения к работе Перед тем как приступить к выполнению практической работы: Студент должен иметь представление о конструктивных особенностях, характеристиках, параметрах спиральных антенн. Студент должен знать методику расчета характеристики элементов конструкций спиральных антенн вид диаграммы направленности спиральных антенн. Студент должен уметь применять известные методики для расчетов характеристик антенн строить диаграмму направленности антенн применять ЭВМ. для расчета. Краткие теоретические сведения Спиральные антенны позволяют получить эллиптическую поляризацию, близкую к круговой. Круговая поляризация часто применяется в системах связи через ИСЗ. При приеме телевизионных программ в условиях крупных городов, за счет отраженных волн может существенно ухудшиться качество изображения, особенно при приеме цветных программ. Использование для передачи телевизионных программ в этих условиях круговой поляризации например, в диапазонах дециметровых волн) позволит существенно ослабить прием отраженных волн. Осевая длина спиральной антенны определяется заданными КНД и длиной волны Длина витка спирали Шаг спирали, необходимый для получения круговой поляризации Угол спирали определяется из уравнения Радиус спирали Число витков (с округлением до целого 192 Диаметр экрана спиральной антенны Диаметр проводника спирали Коэффициент укорочения волны в спиральной антенне Характеристика направленности спиральной антенны рассчитывается по формуле В том случае, когда длина спиральной антенны оказывается слишком большой, антенну выполняют из нескольких спиралей соответственно меньшей длины. Спирали в пространстве необходимо развести так, чтобы их эффективные площади не перекрывались. С этой целью расстояния между центрами спиралей должны удовлетворять условию Результаты расчета характеристики направленности спиральной антенны для D=15, см приведены в таблице 3.1. Таблица 3.1. Диаграмма направленности спиральной антенны поданным таблицы 3.1 имеет вид 193 Рисунок 3.1. По полученной ширине диаграммы направленности (по уровню половинной мощности) производят проверку значения КНД: D≈33000/(φ˚ 0.5 ) 2 Варианты задания для практической работы №3. Вариант 1 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=15. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 2 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=18. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 3 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=20. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 4 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=15. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 5 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=18. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 6 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=20. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 7 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=15. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 8 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=18. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 9 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=20. Рассчитать характеристику направленности. Вариант 10 1. Определить основные размеры спиральной антенны, если известны средняя длина волны см и КНД=15. Рассчитать характеристику направленности. Требования к оформлению отчета Отчет по практической работе должен содержать 1. Название и номер работы. 2. Цель работы. 3. Исходные данные. 194 4. Диаграмму направленности антенны. 5. Результаты расчета. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы 1) Какие антенны называются спиральными 2) Какие способы питания используются для спиральных антенн 3) Какие существуют типы спиральных антенн 4) Какие существуют достоинства и недостатки спиральных антенн 5) В каких диапазонах применяются спиральные антенны 6) Как рассчитывается диаграмма направленности антенн данного типа 7) Какой тип поляризации используется в спиральных антеннах 8) В каких случаях антенну выполняют из нескольких спиралей 195 Практическая работа №4 Расчет элементов конструкции и ДН рупорных антенн Цель работы 1 ) Рассчитать основные размеры и параметры рупорных антенн. Пояснения к работе Перед тем как приступить к выполнению практической работы Студент должен иметь представление о конструктивных особенностях, характеристиках, параметрах рупорных антенн. Студент должен знать методику расчета характеристики элементов конструкций рупорных антенн вид диаграммы направленности рупорных антенн. Студент должен уметь применять известные методики для расчетов характеристик антенн определять ширину ДН применять ЭВМ. для расчета. Краткие теоретические сведения Коэффициент направленного действия рупорно-параболической антенны (РПА) определяется по формуле D= 4πSν/ Коэффициент использования поверхности раскрыва для РПА ν=0.65÷0.75. угол раскрыва рупора выбирают в пределах α=35±10˚. Если желают получить равными средние размеры раскрыва РПА в вертикальной и горизонтальной плоскостях, то радиусы раскрыва выбирают из условий Горизонтальные размеры раскрыва: Фокусное расстояние РПА: Площадь раскрыва РПА определяют по формуле S= Dλ 2 /4 πν. Характеристики направленности РПА в первом приближении можно рассчитывать в плоскостях Е и Н те. как антенну с прямоугольным раскрывом. Размеры раскрыва принимают равными в вертикальной плоскости R2-R1; в горизонтальной) (рис. 4.1). 196 Рисунок 4.1. Варианты задания для практической работы №4. Вариант 1 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=4ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 2 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=5ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 3 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=6ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 4 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=8ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. 197 Вариант 5 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=6ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 6 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=8ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 7 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=4ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 8 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=7ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, R2=80 мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 9 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=9ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Вариант 10 1. Заданы коэффициент направленного действия дБ и частотаf=8.5ГГц. Определить основные размеры рупорно-параболической антенны. Коэффициент использования поверхности раскрыва принять равным 0.7. 2. Заданы размеры рупорно-параболической антенны мм, мм, мм, мм и частота ГГЦ. Определить коэффициент направленного действия антенны, если коэффициент использования поверхности раскрыва равен 0.7. 198 3. Определить ширину диаграммы направленности рупорно-параболической антенны при вертикальной поляризации по условиям задачи 2. Требования к оформлению отчета Отчет по практической работе должен содержать 1. Название и номер работы. 2. Цель работы. 3. Исходные данные. 4. Поясняющие графики. 5. Результаты расчета. 6. Выводы по работе. Контрольные вопросы 1) Какие антенны называются рупорными 2) Какие способы питания используются для рупорных антенн 3) Какие существуют типы рупорных антенн 4) Какие существуют достоинства и недостатки рупорных антенн 5) В каких диапазонах применяются антенны 6) Как рассчитывается диаграмма направленности антенн данного типа 7) Какой тип поляризации используется в рупорных антеннах 8) Какие существуют типы облучателей 199 Практическая работа №5 Расчет элементов конструкции и ДН антенн декаметровых волн Цель работы 1) Рассчитать основные размеры антенн декаметровых волн. Пояснения к работе Перед тем как приступить к выполнению практической работы: Студент должен иметь представление о конструктивных особенностях, характеристиках, параметрах антенн декаметрорвых волн. Студент должен знать методику расчета характеристики элементов конструкций антенн декаметровых волн вид диаграммы направленности антенн декаметровых волн. Студент должен уметь применять известные методики для расчетов характеристик антенн пользоваться справочными данными при расчете применять ЭВМ. для расчета. Краткие теоретические сведения 1. Слабонаправленные антенны с горизонтальной поляризацией К слабонаправленным антеннам с горизонтальной поляризацией относятся вибратор горизонтальный диапазонный (ВГД), часто называемый диполем СИ. Надененко, и вибратор горизонтальный диапазонный с шунтом (ВГДШ). Эти антенны рекомендуется применять на трассах протяженностью 400—600 км. Антенны ВГД рекомендуется использовать в диапазоне волн Волновое сопротивление ВГД, выполненного из n параллельных проводов с длиной l, радиусом проводов r, расположенных по образующей цилиндра радиусом R: Сопротивление излучения ВГД определяется по таблице 2.1 (см.практическую работу №2). Эффективное значение тока в пучности тока Эффективное значение напряжения на концах вибратора Амплитуду напряженности поля у поверхности проводника 200 Допустимой амплитудой напряженности поля при амплитудной модуляции считают Е доп ≤8 кВ/см, на влажных изоляторах Е доп ≤1.5 кВ/см Антенны ВГДШ рекомендуется использовать в диапазоне λ=(1.67÷6/25)l. Расстояние между мачтами для подвеса ВГД и ВГДШ берут нам больше полной длины вибратора (21). Высота мачт выбирается с учетом стрелы провеса вибраторов, которая составляет 0.05—0.07 от расстояния между мачтами. Высота подвеса антенны H= λ/4sinΔ. 2. Ромбические антенны. Ромбическая горизонтальная антенна с половиной тупого угла 70°, длиной стороны ромба, равной 6λ 0 , и высотой подвеса 1.25 обозначается РГ(70/6)1.25. Для увеличения коэффициента усиления и снижения уровня боковых лепестков в диаграмме направленности применяют двойные ромбические антенны, например РГД (65/4)1. В качестве передающих ромбических антенны рекомендуется применять в зависимости от протяженности трассы в соответствии с табл. 5.1. Параметры ромбических антенн приведены на рис. 5.1. Таблица 5.1. Рекомендации по выбору антенн для радиосвязи. Входным сопротивлением одного полотна ромбической антенны является ее волновое сопротивление вблизи острых углов. Волновое сопротивление ромбической антенны, за исключением небольших участков острых углов, определяется уравнением и вблизи острых углов — уравнением где м половина острого угла ромба. Если в ромбе, для снижения его волнового сопротивления, каждая сторона выполняется из двух проводов, тов данных формулах вместо радиуса провода r подставляют эквивалентный радиус r э, где расстояние между однополярными проводами в данном сечении. В вершине острого угла ромба h=2r, в вершине тупого угла h=(0.02÷0.03)L 0 — где L— длина одной стороны ромба. Сопротивление излучения одной стороны ромба при L>2λ определяется уравнением Полное сопротивление излучения ромба Коэффициент полезного действия ромба 201 Оптимальная длина стороны ромба L опт и оптимальный угол излучения в вертикальной плоскости м связаны уравнением Рисунок 5.1. Длина двухпроводной поглощающей линии Здесь R 1 — сопротивление на единицу длины двухпроводной поглощающей линии радиус провода линии, мм μ` - относительная магнитная проницаемость провода ρ — удельное сопротивление провода, Ом*м; λ – длина волны, м. Для стали (железа) и фехраля на высоких частотах относительная магнитная проницаемость μ`=80. Удельное сопротивление стали ρ=10 -7 Ом*м, нихрома (1÷1.1)*10 -6 Ом*м, фехраля (1.1÷1.3)10 -6 Ом*м. Варианты задания для практической работы №5. Вариант 1 |