контрольная работа Коготкова М. В. Курсовая работа посвящена разработке, моделированию и исследованию антенны типа волновой канал
 Скачать 4.35 Mb.
|
|
Выводы. На частоте 518 МГц для симметричного полуволнового вибратора с зазором 0,006при увеличении радиуса плеч вибратора от 0,001 до 0,03 улучшается значение КСВ от 1,39 до 1,11 (при a = 0,02). Наибольшее значение полосы рабочих частот 15,77 % наблюдается при a = 0,03 по уровню КСВ = 1,5 и 25,27 % - при a = 0,03 по уровню КСВ = 2. Наименьшее значение КСВ = 1,11 наблюдается при a = 0,028 и обеспечивается полоса рабочих частот 27,73 % (средний КСВ = 1,5) по уровню КСВ = 2 и 15,04 % (средний КСВ = 1,27) - по уровню КСВ = 1,5. 2.3 Создание модели и оптимизация конструкции антенны Создадим модель антенны типа волновой канал с одним рефлектором, активным вибратором в виде симметричного вибратора и с заданным по варианту количеством директоров. Рабочая частота 518 МГц. Радиус проводников директоров, активного вибратора и рефлектора выбираем 0,005. Радиус траверсы антенны – 0,005. Длина плеча активного вибратора 0,48. Длина плеча рефлектора 0,52, длина плеча первого директора 0,42, второго – 0,38, третьего – 0,34, четвертого – 0,30, пятого – 0,26, шестого – 0,22, седьмого – 0,18. Зазор между плечами активного вибратора – 0,005. По оси x активный директор располагаем в начале координат, рефлектор по координате минус 0,1, первый директор – плюс 0,1, второй директор – плюс 0,2, третий директор – плюс 0,3, четвертый – плюс 0,4, пятый – плюс 0,5, шестой – плюс 0,6, седьмой – плюс 0,7. Размеры сформированной модели, введенные в программу MMANA, приведены на рис. 2.3.1.  Рисунок 2.3.1 На рис. 2.3.2 приведен внешний вид с распределением амплитуд ВЧ токов по элементам антенны на частоте 518 МГц, а на рис. 2.3.3 – рассчитанные параметры и сечение диаграммы направленности в двух плоскостях.  Рисунок 2.3.2  Рисунок 2.3.3 Оптимизируем конструкцию антенны с целью получения максимального усилению и наилучшего значения КСВ. При оптимизации изменяем положение рефлектора и директоров только по оси x, причем параллельно оси y. После оптимизации размеры задаем с точностью до миллиметра, радиусы плеч – 3 мм, радиус траверсы – 6 мм. На рис. 2.3.4 приведен внешний вид с распределением амплитуд ВЧ токов по элементам оптимизированной конструкции антенны на частоте 518 МГц, на рис. 2.3.5 – рассчитанные параметры и сечение диаграммы направленности в двух плоскостях и на рис. 2.3.6 – параметры конструкции.  Рисунок 2.3.4  Рисунок 2.3.5 Рисунок 2.3.6 Рассчитаем параметры антенны на заданной частоте, оценим полосу рабочих частот, минимальный уровень КСВ и коэффициент усиления. Рассчитанные значения сведем в таблицу 2.3.1. Таблица 2.3.1
Продолжение таблицы 2.3.1
Продолжение таблицы 2.3.1
Продолжение таблицы 2.3.1
Окончание таблицы 2.3.1
Конструкция оптимизированная (первоначальная) имеет КСВmin = 1,41 (2,43). Полоса рабочих частот 13 % по ТЗ. Средний коэффициент усиления в полосе рабочих частот – 8,4 дБи, среднее значение КСВ – 1,3. По уровню КСВ = 2 полоса рабочих частот составляет 707 – 610 = 97 МГц или 14 %. Зависимость КСВ и коэффициента усиления антенны от частоты приведена на рис. 2.3.7.  Рисунок 2.3.7 Конструктивные размеры элементов оптимизированной антенны сведем в табл. 2.3.2. Таблица 2.3.2
Выводы. Синтезирована конструкция антенны «волновой канал» с 7 директорами, рефлектором, и активным вибратором. Проведена оптимизация по критерию наибольшего усиления и наименьшего уровня КСВ. Оптимизированная конструкция имеет в требуемой полосе рабочих частот 13 % средний уровень КСВ = 1,3 и средний коэффициент усиления 8,4 дБи. По уровню КСВ = 2 полоса рабочих частот составляет 97 МГц или 14 %. Заключение В курсовой работе разработаны и смоделированы конструкции симметричных вибраторов, трехдиректорной антенны типа «волновой канал» и исследованы их параметры в свободном пространстве для симметричных вибраторов и при размещении над поверхностью земли для директорной антенны. Для моделирования использована русскоязычная версия программного обеспечения MMANA-GAL Pro. На частоте 518 МГц для симметричного полуволнового вибратора с радиусом плеч 0,01 при увеличении зазора от 0,001 до 0,05 улучшается значение КСВ от 1,4 до 1,01 (при Z = 0,04), затем увеличивается до 1,05. Наибольшее значение полосы рабочих частот 8,395 % наблюдается при Z = 0,02 по уровню КСВ = 1,5 и 15,101 % - при Z = 0,01 по уровню КСВ = 2. Наименьшее значение КСВ = 1,01 наблюдается при Z = 0,04 и обеспечивается полоса рабочих частот 14,306 % (средний КСВ = 1,453) по уровню КСВ = 2 и 7,98 % (средний КСВ = 1,236) - по уровню КСВ = 1,5. На частоте 518 МГц для симметричного полуволнового вибратора с зазором 0,006 при увеличении радиуса плеч вибратора от 0,001 до 0,03 улучшается значение КСВ от 1,39 до 1,11 (при a = 0,02). Наибольшее значение полосы рабочих частот 15,77 % наблюдается при a = 0,03 по уровню КСВ = 1,5 и 25,27 % - при a = 0,03 по уровню КСВ = 2. Наименьшее значение КСВ = 1,11 наблюдается при a = 0,028 и обеспечивается полоса рабочих частот 27,73 % (средний КСВ = 1,5) по уровню КСВ = 2 и 15,04 % (средний КСВ = 1,27) - по уровню КСВ = 1,5. Синтезирована конструкция антенны «волновой канал» с 7 директорами, рефлектором, и активным вибратором. Проведена оптимизация по критерию наибольшего усиления и наименьшего уровня КСВ. Оптимизированная конструкция имеет в требуемой полосе рабочих частот 13% средний уровень КСВ = 1,3 и средний коэффициент усиления 8,4 дБи. По уровню КСВ = 2 полоса рабочих частот составляет 97 МГц или 14 %. В графической части курсового проекта выполнен сборочный чертеж антенны со спецификацией и чертежи элементов конструкции. Библиографический список 1. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства: лабораторный практикум / Н. В. Рябова, А. В. Косарев, В. В. Павлов и др. - Йошкар-Ола: Марийский государственный технический университет, 2007. - 160 c. 2. Сазонов, Д. М. Антенны и устройства СВЧ: Учеб. для радиотехнич. спец. вузов. – М.: Высшая школа, 1988. – 432 с.: ил. 3. Воскресенский, Д. И. Устройства СВЧ и антенны / Д. И. Воскресенский, В. Л. Гостюхин, В. М. Максимов, Л. И. Пономарев. Под ред. Д. И. Воскресенского. Изд. 2-е, доп. и перераб. – М.: Радиотехника, 2006. – 376 с.: ил. 4. Ротхаммель, К. Антенны Издание 11. Том 1. Перераб. и доп. / К. Ротхаммель. – М.: Энергия, 2007. – 414 с.: ил. 5. Ротхаммель, К. Антенны Издание 11. Том 2. Перераб. и доп. / К. Ротхаммель. – М.: Энергия, 2007. – 414 с.: ил. 6. Справочная книга радиолюбителя-конструктора / А. А. Бокуняев, Н. М. Борисов, Р. Г. Варламов и др.; Под ред. Н. И. Чистякова. – М.: Радио и связь, 1990. – 624 с.: ил. 7. Орлов, П. И. Основы конструирования: Справочно-методическое пособие. В 2-х кн. Кн. 2. Под ред. П. Н. Учаева. – 3-е изд., исправл. – М.: Машиностроение, 1988. – 544 с.: ил. 8. Гончаренко, И. В. Компьютерное моделирование антенн. Все о программе MMANA / И. В. Гончаренко. – М.: ИП Радио Софт, Журнал «Радио», 2002. – 80 с.: ил. 9. Чекмарев, А. А. Справочник по машиностроительному черчению / А. А. Чекмарев, В. К. Осипов. – 3-е изд., стер. – М.: Высш. школа, 2002. – 493 с.: ил. – 493 с.: ил. 10. Сапаров, В. Е. Системы стандартов в электросвязи и радиоэлектронике / В. Е. Сапаров, М. И. Максимов. - М.: Радио и связь, 1985. – 248 с.: ил. |