Курсач варианта Ильи. Федеральное агентство связи фгбоу во сибгути
 Скачать 197.8 Kb.
|
|
Федеральное агентство связи ФГБОУ ВО СибГУТИ Кафедра СМС Расчётно-графическое задание по дисциплине «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства» Выполнил: студент 3 курса факультета МРМ гр. РМ-33 Каменев В.К. Проверил: Трубехин Е.Р. Новосибирск 2016 Задание №1. Панельные антенны Исходные данные: Номер варианта: 5 Центральная частота диапазона  = 800 МГцПоляризация: горизонтальная Количество полуволновых вибраторов  = 16Отношение радиуса вибратора к длине плеча  = 0,05Пункт 1. Длина волны на центральной частоте диапазона:  Расстояние до рефлектора:  Шаг решётки:  Вертикальный размер антенны:  Горизонтальный размер антенны:  Высота диэлектрического защитного кожуха антенны:   Рисунок 1 – Эскиз панельной антенны с горизонтальной поляризацией Пункт 2. В горизонтальной плоскости ДН определяется следующим выражением:  Нормированная ДН симметричного вибратора для антенны с горизонтальной поляризацией:  Множитель рефлектора:  Множитель решётки:  где  – волновое число;  – угол в горизонтальной плоскости, отсчитываемый от нормали к защитному корпусу антенны. Рисунок 2 – Диаграмма направленности антенны по напряжённости электрического поля в горизонтальной плоскости В вертикальной плоскости ДН определяется следующим выражением:  Нормированная ДН симметричного вибратора для антенны с горизонтальной поляризацией:  Множитель рефлектора:  Множитель решётки:  Где – волновое число;  – угол в вертикальной плоскости, отсчитываемый от нормали к защитному корпусу антенны. Рисунок 3 – Диаграмма направленности антенны по напряжённости электрического поля в вертикальной плоскости Пункт 3. Диаграмма направленности по мощности в горизонтальной плоскости:   Рисунок 4 - Диаграмма направленности антенны по мощности электрического поля в горизонтальной плоскости Диаграмма направленности по мощности в вертикальной плоскости:   Рисунок 5 - Диаграмма направленности антенны по мощности электрического поля в вертикальной плоскости Пункт 4. В горизонтальной плоскости: Половинный угол  градусов. Ширина главного лепестка ДН равна  градуса.В вертикальной плоскости: Половинный угол  градуса. Ширина главного лепестка ДН равна  градусов.Уровень первого бокового лепестка равен -13,52 дБ. Задание №2. Входное сопротивление симметричного вибратора. Характеристики, определяющие степень согласования антенн. Пункт 1. В случае симметричного вибратора входное сопротивление  определяется конструктивными параметрами и рассчитывается следующим образом: где  и  – активная и реактивная составляющие комплексного входного сопротивления.  – сопротивление излучения симметричного вибратора, Ом; – действующая длина симметричного вибратора, м;  – волновое сопротивление симметричного вибратора; Ом – волновое сопротивление фидера;Проведём расчёт и построим графики зависимости активной и реактивной составляющих входного сопротивления. Таблица 1 – Результаты расчёта
 Рисунок 6 - Графики зависимости активной и реактивной составляющих входного сопротивления от частоты Модуль комплексного коэффициента отражения от частоты рассчитывается по формуле:  Таблица 2 – Результаты расчёта
 Рисунок 7 - График зависимости коэффициента отражения от частоты Коэффициент стоячей волны по напряжению связан с модулем коэффициента отражения следующей зависимостью:  Таблица 3 – Результаты расчёта
 Рисунок 8 - График зависимости КСВН от частоты Коэффициент бегущей волны определяется по формуле:  Таблица 4 – Результаты расчёта
 Рисунок 9 - График зависимости КБВ от частоты Пункт 2. Полоса пропускания по уровню КСВН=1,22: 775,9 – 834,2 МГц. Ширина полосы пропускания: 834,2 – 775,9 = 58,3 МГц. Задание №3. Формула идеальной радиопередачи. Исходные данные: Номер варианта: 5 Центральная частота диапазона = 5,3 ГГцРасстояние между пунктами А и В = 25 км Диаметр параболической антенны в пункте А = 2 м Диаметр параболической антенны в пункте В = 1,5 м Коэффициент использования апертуры антенны = 0,55 Мощность передатчика = 30 дБм Пункт 1. Волны дециметрового и сантиметрового диапазона не обладают свойством огибать сферическую поверхность Земли, поэтому необходимо обязательно рассчитать условный нулевой уровень профиля пролёта Z(x).  Рисунок 10 – Условный нулевой уровень профиля пролёта  где  текущая координата, км протяжённость пролёта, км радиус Земли, равный 6370 км.Пункт 2. Область пространства, существенно участвующего в распространении радиоволн, называют первой зоной Френеля. Она представляет собою эллипсоид вращения с фокусами в точках А и В. Максимальное значение радиуса первой зоны Френеля рассчитывается по формуле:  Минимальная величина просвета  между прямой, соединяющей центры антенн в оконечных точках пролёта А и В, и максимальным значением условного нулевого уровня  в центре профиля пролёта РРЛ, при котором напряжённость электрического поля в точке приёма равна напряжённости электрического поля в свободном пространстве, равна: Пункт 3. Для выполнения этого условия высоты подвеса антенн  и  необходимо выбрать равными: Пункт 4. Расстояние прямой видимости  при отсутствии рефракции в тропосфере: Расстояние прямой видимости больше протяжённости пролёта, следовательно, высоты высота подвесов антенн выбрана правильно. Пункт 5. Коэффициент усиления параболических антенн  определяется диаметром антенны  , коэффициентом использования апертуры антенны  и рабочей частотой  : Для антенны в пункте А:  Для антенны в пункте В:  Пункт 6. Потери распространения в свободном пространстве  зависят от частоты и протяжённости пролёта линии  : Пункт 7. Мощность на входе приёмника  определяется мощностью на выходе передатчика  , коэффициентами усиления передающей и приёмной антенн ( и  ) и потерями распространения в свободном пространстве      Поскольку полученное значение мощности на входе приёмника больше порогового значения мощности, то можно сделать вывод, что строительство РРЛ возможно. Задание №4. Расчёт среднего значения напряжённости электрического поля в условиях городской застройки. Исходные данные: Номер варианта: 5 Рабочая частота = 740 МГцВысота подвеса передающей антенны БС  = 40 мКоэффициент усиления передающей антенны БС  = 16 дБдМощность передатчика БС  = 15 ВтВысота расположения антенны МС  = 1,5 мКоэффициент усиления антенны МС = 1 разПункт 1. Оценку влияния городской застройки на распространение радиоволн делают на основе среднего (медианного) значения напряжённости электрического поля в точке приёма. Одной из широко используемых моделей является модель Окамура-Хата, основанная на данных результатов измерения параметров радиосигнала в городских условиях. Среднее (медианное) значение напряжённости электрического поля в точке приёма на расстоянии r от БС по данной модели вычисляется по формуле:  где  (для частот выше 400 МГц)Найдём искомые значения    Расстояние прямой видимости вычисляется по формуле:  Таблица 5 – Результаты расчёта
Пункт 2. Для расчёта напряжённости в условиях распространения радиоволн в свободном пространстве воспользуемся формулой:    Таблица 6 – Результаты расчёта
Пункт 3.  Рисунок 11 – Напряжённости электрического поля В условиях городской застройки сигнал подвергается большему затуханию, поэтому напряжённость в условиях городской застройки меньше. Пункт 4. Мощность на входе приёмника МС рассчитывается по формуле:  где П – плотность потока мощности радиоволны,  Е – среднее значение напряжённости электрического поля,   – эффективная площадь приёмной антенны,  – коэффициент усиления приёмной антенныОбычно величину мощности выражают в децибелах относительно милливатта:  Таблица 7 – Результаты расчёта
Вывод: в ходе выполнения данного расчётно-графического задания были выполнены необходимые расчёты и получены навыки проектирования антенн и радиолиний. |
