Главная страница
Навигация по странице:

  • Контрольная работа по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн» Выполнил: Гаджиметов Группа: ИСТ 13 Проверил

  • Задание на контрольную работу на тему «Распространение радиоволн»

  • Определить: Напряженность поля Еm - Потери на трассе L - Потери на трассе L(F) - Решение

  • Ответ

  • Задание на контрольную работу по теме «Антенно-фидерные устройства»

  • 24-26 27-30 d

  • Список использованных источников

  • Контрольная работа по дисциплине «Антенны и распространение ради. Контрольная работа по дисциплине Антенны и распространение радиоволн Гаджиметов Группа ист 13 Проверил

    Единственный в мире Музей Смайликов

    Самая яркая достопримечательность Крыма

    Скачать 81.93 Kb.
    НазваниеКонтрольная работа по дисциплине Антенны и распространение радиоволн Гаджиметов Группа ист 13 Проверил
    Дата04.09.2022
    Размер81.93 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаКонтрольная работа по дисциплине «Антенны и распространение ради.docx
    ТипКонтрольная работа
    #661820

    С этим файлом связано 6 файл(ов). Среди них: ЛАБ РАБОТА.doc, Lab_1.docx, bestreferat-303807.docx, Вариант№1.docx, lab № 2 .docx, Мой курсач по ОТЦ .docx.
    Показать все связанные файлы
    Подборка по базе: Практическая работа 2.3 _Государство_ доверие_.docx, Курсовая работа Кох 31 НБ.docx, В процессе изучения данной темы была проведена работа по сбору и, Контрольная работа по географии на тему_ _Литосфера_ (5 класс).d, исследовательская работа синонимы, омонимы.docx, ДИС Лабораторная работа №2.docx, Лабораторная работа 25 Устинов П.В ТМП2-20 (1).pptx, практическая работа 3.4.docx, Практическая работа разработка урока.docx, Самостоятельная работа по теме 2.2. Кузнецова А.С..docx

    Федеральное агентство связи
    Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики»
    (ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)


    Контрольная работа

    по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн»

    Выполнил: Гаджиметов

    Группа: ИСТ 13

    Проверил: .

    Новосибирск 2022г.

    Задание на контрольную работу на тему «Распространение радиоволн»
    N=24 M=8 (N – соответствует дню рождения, а M – месяцу рождения слушателя)

    Таблица 1 – Исходные данные для решения задач:

    День рождения

    1-6

    7-12

    13-18

    19-24


    25-30

    Параметр N

    0

    5

    2

    4

    3

    Месяц рождения

    1

    2

    3-4

    5

    6

    7-8

    9

    10

    11

    12

    Параметр M

    9

    4

    5

    6

    7

    8

    3

    0

    1

    2


    Задача 1

    Определить отношение плотности тока смещения к плотности тока проводимости для морской воды с параметрами ԑ = 80, µ =1, σ = 8 См/м и сухой почвы с параметрами ԑ = 8, µ = 1, σ = 2·10-3 См/м на частотах f1 = (М + 1)·104, f2 = (М + 1)·106, f3 = (М + 1)·108 Гц. Провести сравнение этих отношений для заданных сред. Определить комплексную диэлектрическую проницаемость обеих сред для указанных частот.

    Решение:

    Заданные частоты:

    f1 = (М + 1) · 104 = 9 · 104 Гц;

    f2 = (М + 1) · 106 = 9 · 106 Гц;

    f3 = (М + 1) · 108 = 9 · 108 Гц.
    Пересчитаем частоты в длину волны:



    Отношение плотности тока смещения плотности тока для морской воды:



    Отношение плотности тока смещения плотности тока для сухой почвы:



    Сравнение отношений токов для заданных сред приведено в таблице 2.
    Таблица 2 – Сравнительная характеристика отношений токов для заданных сред

    Отношения токов

    Морская вода

    Сухая почва

    1 случай (f1)

    333,33

    0,833

    2 случай (f2)

    3,33

    0,00833

    3 случай (f3)

    0,033

    0,00008333


    В морской воде отношение токов в 400 раз больше, чем в сухой почве. Это означает что при большей влажности ЭМВ распространяется дальше.

    εa* – комплексная диэлектрическая проницаемость определяется по формуле:



    где – электрическая постоянная.

    Определим комплексную диэлектрическую проницаемость.
    Для первой среды (морская вода):









    Для второй среды (сухая почва):






    Задача 2

    Определить критическую длину волны слоя ионосферы с электронной концентрацией (2,5 + N)·105(э/см3). Определить для этого же слоя показатель преломления на частотах f1=(5 + М) МГц и f2=(20 + М) МГц, и определить фазовую скорость волны на этих частотах. Определить минимальную длину волны при падении на слой ионосферы электромагнитной волны под различными углами β = 10°, 30°, 60°.

    Решение:

    Электронная концентрация:
    Ne = (2,5 + N) ·105(э/см3) = 6,5·105 э/см3.
    Заданные частоты:

    f1 = (5 + М) = 13 МГц = 13·106 Гц;
    f2 = (20 + М) = 28 МГц = 28·106 Гц.
    Частота, на которой вертикально падающая волна отражается от области близ максимума электронной концентрации слоя, называется критической:

    Тогда критическая длина волны составит:

    Полученная критическая длина волны относится к слою F2.
    Для частоты , . Для частот и показатели преломления и будут равны:








    Фазовая скорость волны на частотах определяется по формуле:




    где – количество электронов в кубическом сантиметре;

    – частота в килогерцах.
    Тогда:


    Фазовая скорость волны на заданных частотах:



    Минимальную длину волны при падении на слой ионосферы электромагнитной волны определяется по формуле:


    Расчет длин волн при угле 10°:


    Длина волны :


    Расчет длин волн при угле 30°:


    Длина волны :



    Расчет длин волн при угле 60°:


    Длина волны :




    Задача 3

    Передающая и приемная антенны имеют высоты h1= (10 + N) [м], h2= (10 + М) [м]. Определить расстояние прямой видимости при отсутствии атмосферной рефракции и при наличии нормальной атмосферной рефракции. Тоже самое выполнить, если высота передающей антенны будет h1 = (100 + N’) [м].

    Решение:

    Значения высот антенн:
    h1 = (10 + N) = 14 м;
    h2 = (10 + М) = 18 м;
    h1* = (100 + N) = 104 м.
    При отсутствии атмосферной реакции расстояние прямой видимости определяется по формуле:


    где h1, h2 – высота передающей и приемной антенны (в метрах).
    Расчет расстояния прямой видимости при исходных данных и при измененной высоте передающей антенны без рефракции:


    В случае нормальной рефракции аэкв = 8500 км. Для учета рефракции во всех формулах, где фигурирует радиус Земли, нужно подставлять эквивалентное значение.

    Для случая нормальной рефракции:


    где h1, h2 – высота передающей и приемной антенны (в метрах).

    Расчет расстояния прямой видимости при исходных данных и при измененной высоте передающей антенны с нормальной рефракцией:



    Задача 4

    Какую напряженность поля на расстоянии (200+N) [км] создает антенна с действующей длинной 20 [м] при силе тока в пучности 25 [А] и частоте (3,5+М) МГц?

    Вычислить потери при распространении на трассе длинной 1000 [км] при длине волны Ʌ = (20 + М) [см] и коэффициентах направленного действия антенн D1 = (100 +N) и D2 = (50 + N) для этих же данных определить потери на трассе, если множитель ослабления F = -(37 + N) дБ.
    Расстояние: r = 200 + N = 204 км.

    Действующая длина антенны: lд = 20 м.

    Сила тока в пучности: Iп = 25 А.

    Частота сигнала: fр = 3,5 + M = 3,5 + 8 = 11,5 МГц.

    Длина трассы: L = 1000 км.

    Длина волны: λ = (20 + М) = 20 + 8 = 28 см.

    КНД D1 = (100 +N) = 104.

    КНД D2 = (50 + N) = 54.

    Множитель ослабления: F = -(37 + N) = -(37 + 4) = -41 дБ.
    Определить:

    Напряженность поля Еm - ?

    Потери на трассе L - ?

    Потери на трассе L(F) - ?
    Решение:

    Для расчета напряженности поля воспользуемся формулой:



    где lд ‒ действующая длина антенны;
    Определим длину волны:




    Потери энергии при распространении, выраженные в дБ, определяется из формулы:









    С учетом множителя ослабления:


    Ответ: Е = 17,7 мВ/м; L = 115,56 дБ; L(F) = 74,56 дБ.

    Задача 5

    Привести описание особенностей распространения волн следующих диапазонов волн:

    N = 1-6 – мириаметровых и километровых;

    N = 7-12 – гектаметровых;

    N = 13-18 – декаметровых;

    N = 19-24 – ультракоротких.

    N = 4: диапазон милиаметровых и километровых волн.

    Радиоволны очень низких и низких частот (соответственно называемые милиаметровыми и километровыми волнами) занимают диапазоны частот 3∙104...3∙105 Гц (НЧ) и 3∙103...3∙104 Гц (ОНЧ). Эти частоты соответствуют длинам волн от 105 до 103 м. Применительно к радиовещанию радиоволны этого диапазона традиционно называются также сверхдлинными (СДВ) и длинными волнами (ДВ). Для удобства в дальнейшем будем придерживаться последней терминологии.

    В пределах всего диапазона модуль отношения плотности тока проводимости к плотности тока смещения в почве много больше единицы, благодаря чему поверхность Земли ведет себя как высокопроводящая среда. По этой причине длинные и сверхдлинные волны испытывают лишь незначительное проникновение вглубь Земли при распространении вдоль ее поверхности.

    Благодаря большой длине эти волны хорошо огибают сферическую поверхность Земли, и их распространение описывается законами дифракции.

    Начиная с расстояний 300...400 км, кроме поверхностной волны, присутствует волна, отраженная от ионосферы. Отсутствие ионосферной волны на более близком расстоянии от передатчика определяется диаграммой направленности передающей антенны в вертикальной плоскости, которая с достаточной точностью повторяет форму диаграммы направленности диполя Герца.

    Для отражения от ионосферы длинных и сверхдлинных волн требуется электронная концентрация, не превышающая величины 103 эл/см3. Поэтому в дневное время эти волны способны отражаться от нижней границы слоя D, а в ночное время – от нижней границы слоя Е, не проникая в глубь слоя и не испытывая при этом значительного поглощения.


    Рисунок 2 – Диаграмма направленности передающей антенны в вертикальной плоскости

    С увеличением расстояния доля ионосферной волны увеличивается, и на расстоянии около 700...1000 км поля поверхностной и пространственной волн становятся примерно равными. На расстоянии свыше 3000 км пространственная волна приобретает доминирующее значение.

    Испытывая незначительное поглощение в почве и ионосфере, пространственная волна распространяется между двумя полупроводящими поверхностями как в сферическом диэлектрическом волноводе. Как и во всяком волноводе, для этих волн существует критическая длина волны. Она имеет тот же порядок, что и высота нижней границы отражающего слоя, т.е. около 100 км. Таким образом, волны длиной свыше 100 км между поверхностью Земли и ионосферой распространяться не могут.

    Особенностью длинных и сверхдлинных волн является малая зависимость условий распространения от времени года, времени суток и от солнечной активности. Ночью напряженность поля несколько увеличивается, так как отражение происходит от слоя Е, где число соударений электронов и нейтральных частиц меньше, чем в слое D.

    Не проникая в глубь ионосферы, длинные и сверхдлинные волны не испытывают влияния ионосферных возмущений, отличаясь высокой стабильностью распространения. Это позволяет использовать их в системах аварийной связи и радионавигации. Сверхдлинные волны достаточно глубоко проникают в толщу моря, поэтому их используют для связи с подводными лодками, находящимися в полупогруженном состоянии.

    Недостатком рассматриваемого диапазона волн является высокий уровень атмосферных помех и применение передатчиков большой мощности, работающих с антеннами очень больших размеров.
    Задание на контрольную работу по теме «Антенно-фидерные устройства»
    Контрольная работа предусматривает решение задач № 1 и № 2.

    Задача № 1 решается всеми независимо от варианта слушателя.

    Задачи № 2а, или № 2б решаются в зависимости от варианта.

    Задача 1

    Линейная антенная решетка состоит из n ненаправленных (изотропных) излучателей, которые расположены на расстоянии d1/λ друг от друга.

    Излучатели питаются синфазными токами одинаковой амплитуды.

    1. Необходимо вычислить:

    1. ширину диаграммы направленности по половинной мощности 2φ0.5 и по направлениям нулевого излучения 2φ0 (в плоскости расположения излучателей);

    2. направления, в которых отсутствует излучение в пределах 1-го квадранта (φ0 ≤ 90˚);

    3. направление максимумов боковых лепестков в пределах 1-го квадранта (φmax ≤ 90˚);

    4. значения нормированной характеристики направленности главного лепестка под углами φ = 0˚, 2˚, 4˚, 6˚, 8˚, 10˚;

    5. рассчитать относительную интенсивность боковых лепестков диаграммы направленности в пределах 1-го квадранта (φ ≤ 90˚);

    6. величину несинфазности токов возбуждения ψ, необходимую для того, чтобы угол максимального излучения был равен φ1;

    7. коэффициент направленного действия.

    2. Нарисовать антенную решетку и построить в прямоугольной системе координат ориентировочную диаграмму направленности.

    Примечание: Отсчет углов φ производится относительно перпендикуляра к оси, вдоль которой расположены излучатели.
    Таблица 3 – Таблица вариантов задачи № 1

    М

    1-3

    4-6

    7-9

    10-12

    13-15

    16-18

    19-20

    21-23

    24-26

    27-30

    d1

    0,3

    0,35

    0,4

    0,45

    0,5

    0,55

    0,6

    0,65

    0,7

    0,75

    W

    1

    2

    3-4

    5

    6-7

    8

    9

    10

    11

    12

    N

    15

    12

    14

    10

    9

    7

    6

    8

    11

    7

    Ψ1˚

    5

    7

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    12

    18

    (М соответствует дню рождения, а W – месяцу рождения слушателя).
    Решение:

    1. ширину диаграммы направленности по половинной мощности 2φ0.5 и по направлениям нулевого излучения 2φ0 (в плоскости расположения излучателей)

    Ширину ДН по половинной мощности можно определить по приближенной формуле:


    Ширина основного лепестка ДН по уровню нулевого излучения:





    1. направления, в которых отсутствует излучение в пределах 1-го квадранта (φ0 ≤ 90˚)


    Минимумы ДН (Fc=0) имеют место при условии, когда аргумент синуса в числителе формулы:


    кратен :



    где – числа натурального ряда ( ).

    при :



    Полученный результат показывает, что формула приблизительного расчета, приведенная в пункте а), пригодна для использования в инженерных расчетах.

    Найдем минимум при :


    Найдем минимум при :

    Найдем минимум при :



    1. направление максимумов боковых лепестков в пределах 1-го квадранта (φmax ≤ 90˚)


    Найдем максимум при :

    Найдем максимум при :


    Найдем максимум при :

    Найдем максимум при :



    1. значения нормированной характеристики направленности главного лепестка под углами φ = 0˚, 2˚, 4˚, 6˚, 8˚, 10˚.










    1. рассчитать относительную интенсивность боковых лепестков диаграммы направленности в пределах 1-го квадранта (φ ≤ 90˚)



    Величина максимальна для , с ростом интенсивность сначала убывает, затем возрастает:






    1. величину несинфазности токов возбуждения ψ, необходимую для того, чтобы угол максимального излучения был равен φ1




    1. коэффициент направленного действия.





    Рисунок 3 – Диаграмма направленности в прямоугольной системе координат
    Как правило, линейную антенную решетку собирают из одинаковых антенн, расположенных в одну линию. В качестве элемента решетки могут использоваться не только вибраторы, но и другие простые антенны – спирали, рупоры, параболоиды и т.д. В зависимости от назначения количество элементов колеблется от единиц до сотен тысяч.


    Рисунок 4 – Антенная решетка

    Задача № 2б

    Антенна в виде параболоида вращения имеет угол раскрыва ψ0 (см. таблицу 4) и коэффициент направленного действия Д (см. таблицу 4) при длине волны λ и коэффициенте использования поверхности ν = 0,5.

    Необходимо определить:

    • радиус раскрыва антенны R0;

    • фокусное расстояние f;

    • объяснить, почему коэффициент использования поверхности ν <1.

    Таблица 4 – Таблица вариантов задачи № 2б.

    М

    16-18

    19-21

    22-24

    25-27

    28-30

    ψ0

    30˚

    32˚

    35˚

    37˚

    40˚

    W

    1

    2

    3-4

    5

    6

    7-8

    9

    10

    11

    12

    λ [см]

    12

    10

    8

    6

    7

    4

    3

    5

    2

    3

    Д

    600

    700

    800

    900

    1000

    1500

    2000

    1200

    2500

    3000

    (М соответствует дню рождения, а W – месяцу рождения слушателя).
    Решение:

    Радиус раскрыва параболоида:

    Фокусное расстояние антенны:

    По определению, коэффициент использования поверхности антенны ν определяется как отношение некоторой эффективной площади условной идеальной антенны (для приемной антенны – это «абсолютное черное тело», а для передающей – равномерный когерентный излучатель, распределенный по поверхности антенны) поглощающей или передающей такую же мощность, как и реальная антенна, к геометрической площади реальной антенны. Отсюда следует, что коэффициент использования поверхности реальной антенны всегда меньше единицы (ν <1).

    Для заданной геометрии антенны ее наибольшая возможная величина коэффициента использования поверхности составляет около 0,78. В действительности коэффициент использования площади раскрыва параболоидов вращения получается намного меньше (около 0,5). Это объясняется отклонением действительных условий работы антенны от теоретически предполагаемых.

    1) На величину коэффициента использования оказывает влияние неточность изготовления зеркал и неровности, образующиеся под влиянием различных факторов в период работы антенны;

    2) Неточность установки облучателя относительно фокуса зеркала также оказывает влияние на коэффициент использования;

    3) Диаграмма направленности облучателя не идеальна, поскольку имеет заднее и боковое излучения;

    В реальных условиях на характеристики излучения оказывает влияние так называемый «теневой эффект» облучателя, который заключается в том, что облучатель закрывает часть раскрыва антенны.

    Список использованных источников

    1. Конспект лекций по дисциплине «Антенны и распространение радиоволн». СибГУТИ – Новосибирск;

    2. Андрусевич Л.К. Электродинамика и РРВ. [Электронный ресурс]: учебное пособие / Андрусевич Л.К., Ищук А.А.; Новосибирск: СибГУТИ, 2011. – 200 c.;

    3. Андрусевич Л.К. Антенны и распространение радиоволн. [Электронный ресурс]: учебник/ Андрусевич Л.К., Ищук А.А., Лайко И.А.; Новосибирск: СибГУТИ, 2010. – 410 c.;

    4. Ищук А.А. Проектирование радиотехнических устройств в среде MathCAD. [Электронный ресурс]: учебное пособие / Ищук А.А., Оболонин И.А.; Новосибирск: СибГУТИ, 2008. - 300 c.;

    5. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. Учебник для Вузов – 3-е изд., доп. И перераб. - М.: Радио и связь, 1981.


    написать администратору сайта