Антенны и устройства сверхвысокой частоты.Контрольная.Гладкий. контрольная. Контрольная работа по дисциплине Антенны и устройства сверхвысокой частоты
 Скачать 0.66 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ» Институт радиотехники, электроники и связи ОЦЕНКА РУКОВОДИТЕЛЬ
ВЫПОЛНИЛ(А)
Санкт-Петербург 2021 Вариант 2 Задача 1Рассчитать диаграммы направленности (ДН) в Е и Н-плоскостях симметричного вибратора длиной 2l, расположенного вертикально над поверхностью идеально проводящей земли на высоте h. Параметры  1.0;  1.0Обоснование применения метода зеркальных изображений Точный учет влияния земли на параметры антенн приводит к сложным математическим выражениям, которые трудно использовать в практических целях. Поэтому пользуются приближенными методами. Один из таких простейших методов является метод, при котором земля заменяется безграничной идеально проводящей плоскостью и ее влияние учитывается при помощи так называем ого метода зеркального изображения антенны. Радиоволны, падающие на идеально проводящую плоскость, отражаются от нее подобно тому, как световые лучи отражаются от зеркала. Действие источника света, расположенного перед зеркалом, можно заменить суммарным действием того же источника (без зеркала) и его зеркального изображения. Полное электромагнитное поле, создаваемого антенной в некоторой удаленной точке, расположенной над землей, определяется двумя составляющими. Одна составляющая определяется лучом, приходящим от антенны, а вторая создается лучом, отраженным от земли, и может рассматриваться как приходящая от зеркального изображения антенны, находящегося как бы под землей. При этом необходимо учитывать, что заряды изображения антенны имеют противоположные знаки относительно зарядов самой антенны.  Рисунок 1 – К учету влияния земли на излучение антенны методом зеркального изображения Выражение для «множителя земли»  Рисунок 2 – вертикальный вибратор, приподнятый над землей на высоту h, и его зеркальное изображение ДН вертикального вибратора, приподнятого над идеально проводящей землей на высоту h, определяется на основе метода зеркальных изображений. Антенна и ее изображение представляют собой систему из двух синфазных вибраторов, разнесенных на расстояние 2h. Диаграмма направленности такой системы в плоскости расположения вибраторов на основании теоремы перемножения диаграмм  ,(1) Где  - ДН рассматриваемого вибратора в свободном пространстве; (2) - множитель системы, учитывающий влияние земли Амплитуда поля системы из n ненаправленных излучателей (множитель решетки) определяется выражением  (3) Для системы из двух синфазных ненаправленных излучателей имеем n=2,  =0,  . Тогда Здесь  - угол, отсчитанный от линии расположения излучателей(4) Определение направления максимального и нулевого излучения в интервале углов 0 - 900 ДН рассматриваемого вибратора в свободном пространстве определяется выражением  Здесь - угол, отсчитанный от оси вибратора(5) Для нашего варианта  , 1.0; 1.0 (6)  При отсчете угла от горизонтали выражения для и  запишутся в виде  (7)  (8) Тогда ДН такой системы в плоскости расположения вибраторов равна  (9) Найдем направление максимального излучения в интервале 0-900  Направление нулевого излучения в интервале 0-900 найдем из условия  . Откуда следует, что  Расчет ДН симметричного вибратора в Е и Н – плоскостях без учета влияния земли и с учетом влияния земли в интервале углов 0 - 900 через 50 ДН симметричного вибратора (7) не зависит от азимутального угла  , т.е. в Н – плоскости не обладает направленными свойствами, поэтому  Выполним расчет ДН симметричного вибратора в Е – плоскости, используя выражение (9).
Построение нормированной ДН в полярной системе координат для углов 0 - 1800 с показом относительного положения вибратора. Таблица 2 - Расчетные значения ДН в Е- плоскости без учета и с учетом влияния земли в диапазоне углов 0 - 1800
 Рисунок 1 – ДН симметричного вибратора полярной системе координат в Е – плоскости без учета влияния земли  Рисунок 2 – ДН симметричного вибратора полярной системе координат в Е – плоскости с учетом влияния земли Задача 2Расчет ДН в Е и Н – плоскостях линейной системы из  симметричных вибраторов (вертикальный вибратор) длиной  , расположенных параллельно друг к другу на расстоянии  и возбуждаемых токами постоянной амплитуды с фазой . Параметры линейной системы: 0.5;  2; 0.25;  =90Рассчитать ДН в Е – плоскости симметричного вибратора в свободном пространстве и интервале углов 0 – 900 через 50 и построить ее в полярной системе координат для углов 0 – 3600. ДН рассматриваемого вибратора в свободном пространстве в общем случае определяется выражением Здесь - угол, отсчитанный от оси вибратора(10) Для нашего случае 0.5 (11) При отсчете угла от нормали к оси вибратора  (11A) Таблица 3 - Расчетные значения ДН в Е- плоскости (  -угол от нормали к оси вибратора)
 Рисунок 3 – ДН симметричного вибратора полярной системе координат в Е – плоскости в свободном пространстве Получить выражение для множителя решетки при заданных параметрах и рассчитать его в интервале углов 0 – 900. Амплитуда поля системы из n ненаправленных излучателей (множитель решетки) определяется выражением Здесь  - угол, отсчитанный от линии расположения излучателей(12) Для наших условий  2; 0.25;  =90 множитель решетки запишется в виде (13) Таблица 4 – Расчет множителя решетки в интервале углов 0 – 900
Рассчитать ДН линейной системы в Е – плоскости с учетом направленных свойств вибратора в интервале углов 0 – 900 через 50. Диаграмма направленности такой системы в плоскости расположения вибраторов на основании теоремы перемножения диаграмм  (14) На основании формулы (14) выполним расчет ДН линейной системы в Е – плоскости Таблица 5 – Расчет ДН линейной системы в интервале углов 0 – 900
 Рисунок 4 – ДН линейной системы Построить ДН антенны для углов 0 – 1800, определить ширину главного лепестка на уровне половинной мощности (уровень 0,707 по напряженности электрического поля) и уровень излучения первого бокового лепестка в децибелах. Определим ширину главного лепестка на уровню 0,707 по напряженности электрического поля графическим способом. Для этого построим график ДН в прямоугольной системе координат  Рисунок 5 – ДН антенны Из графика находим  .Из графика определим уровень первого бокового лепестка в децибелах  дБРазработать систему питания антенны коаксиальным фидером каким образом, чтобы выполнялись условия возбуждения с заданным сдвигом по фазе  между токами в соседних излучателях при равенстве амплитуд токов.Необходимы сдвиг фаз между токами в вибраторах получается с помощью соответствующей схемы питания. Длина фидера выражается через задержку по фазе следующей зависимостью  .Фидер, питающий вибратор 2, 3 должен быть длиннее фидера, питающий вибратор 1, на величину  . |
, град
, град
, град
