Костя антенны готов вариант. Техническое задание введение Расчет директорной антенны
 Скачать 240.14 Kb.
|
 Содержание Техническое задание …………………………………………..3 Введение………………………………………………………...4 Расчет директорной антенны…………………………….....6 Выбор антенно-фидерного тракта………………………....11 Заключение……………………………………………………..13 Приложение 1……………………………………….………….14 Список литературы………………………………….….……...15 Техническое заданиеТип проектируемой антенны:
Данные для расчёта директорной антенны:
ВведениеДиректорные антенны (антенны типа «волновой канал») широко используются на метровых и дециметровых волнах в качестве направленных антенн осевого излучения. Антенна состоит из одного активного и нескольких пассивных вибраторов. Ток в пассивном вибраторе наводится за счет поля, излучаемого активным вибратором. Чтобы пассивный вибратор работал в качестве рефлектора, его полная длина должна быть несколько больше 0,5λ. Для работы в качестве директора длина пассивного вибратора должна быть несколько меньше 0,5λ.  Увеличить направленность излучения можно одновременным использованием нескольких пассивных вибраторов. Обычно функцию рефлектора выполняет только один пассивный вибратор, так как при установке дополнительных пассивных вибраторов они будут возбуждаться очень слабо. Иногда для уменьшения уровня излучения в заднем полупространстве используются дополнительные рефлекторы, расположенные над основным рефлектором и под ним. Число директоров может быть достаточно большим, поскольку каждый предыдущий директор направляет энергию в сторону последующего (отсюда название «волновой канал»), тем самым создавая благоприятные условия для возбуждения директоров. При надлежащей настройке антенны ток, наведенный в рефлекторе, должен опережать по фазе ток в активном вибраторе. Токи в директорах должны отставать по фазе, причем тем сильнее, чем дальше отстоит директор от активного элемента. При этом максимум излучения направлен вдоль оси антенны (в сторону директоров). В настоящее время разработано большое число различных конструкций директорных антенн УКВ диапазона. Расстояние между активным вибратором и рефлектором берется равным (0,15...0,25)λ. Первый директор отстоит от активного вибратора на (0,1...0,35)λ. Такое же расстояние выбирается между директорами. Иногда для расширения диапазона рабочих частот первый директор устанавливают на малом расстоянии (0,05λ) от активного вибратора. Длина последнего выбирается из условия компенсации реактивной составляющей входного сопротивления (с учетом наведенных сопротивлений). Длины рефлектора и директоров отличаются от длины активного вибратора примерно на 5...10% в сторону удлинения и укорочения соответственно. С целью уменьшения боковых лепестков длины директоровуменьшают по мере их удаления от активного вибратора. Директорную антенну можно выполнить также в печатном варианте. В качестве активного вибратора обычно применяется петлевой вибратор. Это объясняется тем, что за счет влияния пассивных вибраторов (наведенного сопротивления) входное сопротивление активного вибратора в директорной антенне уменьшается. При использовании обычного полуволнового активного вибратора его входное сопротивление в составе антенны уменьшается до 20...30 Ом, что затрудняет согласование антенны с питающей линией. Собственное входное сопротивление петлевого вибратора (около 300 Ом) в 4 раза больше, чем у обычного симметричного вибратора, поэтому даже под влияниемсоседних пассивныхвибраторов оно остается достаточным для согласования. Кроме того, этот вибратор можно крепить в точке нулевого потенциала непосредственно к металлическому стержню . Пассивные вибраторы также крепятся (обычно привариваются) в средней точке к этому стержню, что очень удобно в конструктивном отношении. Питание антенны обычно осуществляется по коаксиальному кабелю с использованием симметрирующего устройства типа "U-колено". Недостатком антенны является ограниченность ее рабочего диапазона. При изменении длины волны расширяется главный лепесток, возрастает уровень боковых лепестков, увеличивается излучение в обратном направлении, нарушается согласование антенны с питающим фидером. Антенна может использоваться в полосе частот примерно 5...15% от основной частоты. Директорные антенны широко применяются в качестве приемных телевизионных антенн и в радиолокации. От одиночной директорной антенны обычно не удается получить ширину ДН менее 15...20°. Для получения более узких ДН антенны объединяют в синфазные решетки поперечного излучения. 1. Расчет директорной антенныВыбираем число директоров  и задаёмся расстоянием между ними. Расстояние  целесообразно выбирать в пределах  .Задаёмся собственными сопротивлениями активного вибратора и директоров:  рекомендуется брать  в пределах  ,  Задаёмся собственным сопротивлением рефлектора:  где  и лежит в пределах  ,  Задаёмся расстоянием между активным вибратором и рефлектором (  ). Обычно считают, что  .По таблице определяем взаимные сопротивления  ,  ,  ,  ,  ,  , считаем, что  .      Рассчитываем токи в вибраторах путём решения системы уравнений:    Определяем отношение амплитуды поля, излучаемого вперед (  ), к амплитуде поля, излучаемого назад ( ).      Задаёмся другими значениями собственных реактивных сопротивлений вибраторов в указанных п.п. 2 и 3 пределах, меняя их примерно на 10…15 Ом, и производим расчёты, указанные в п.п. 6 и 7, считая взаимные сопротивления неизменными Задаёмся собственными сопротивлениями активного вибратора и директоров: рекомендуется брать в пределах ,  Задаёмся собственным сопротивлением рефлектора: где и лежит в пределах ,  Рассчитываем токи в вибраторах путём решения системы уравнений:  Определяем отношение амплитуды поля, излучаемого вперед ( ), к амплитуде поля, излучаемого назад ( ). Находим при каких значениях и  отношение  будет максимально.Выявляем зависимость от и строим график: По графику видно, что максимум функция принимает в значении  Ом.Теперь выявляем зависимость от и строим график: По графику видно, что максимум функция принимает в значении  Ом.Теперь выбираем расстояние между вибраторами, при которых отношение максимально.После долгих вычислений убедимся, что отношение максимально как раз при этих значениях, которые мы выбрали сначала.   Диаграмма направленности для плоскостей E и H:    Рис 1. Геометрические размеры антенны  Рис 2. ДН директорной антенны в свободном пространстве.  Рис 3. Сопротивления, мощность излучения вперед и отношение излучения вперед-назад в полосе частот от 91 до 95 МГц.   Рис 4. Рис 5. Рис 4. - Зависимость сопротивлений от частоты. Рис 5. - Зависимость мощности излучения вперед и отношения излучения вперед-назад от частоты.  Рис 6.ДН директорной антенны в свободном пространстве. Длина антенны  и ширина ДН в плоскости H:Длина антенны:  Ширина ДН в плоскости H:  КНД антенны:  Входное сопротивление антенны:    Длина вибраторов (директоров и рефлектора):  где  - длина вибратора,  - радиус поперечного сечения вибратора (можно выбрать  ).Отсюда следует:  Длина активного вибратора:  где - длина вибратораОтсюда следует:  Выбирается схема питания активного вибратора, а по входному сопротивлению антенны  подбирается фидер. Рассчитывается КПД фидера.2. Выбор антенно-фидерного тракта Выбираем схему питания активного вибратора: Выбираем коаксиальный кабель РК 75-9-12 т.к. он согласован с входным сопротивлением антенны и имеет самый низкий коэффициент затухания на частоте 93 МГц.     Где Г – коэффициент отражения ; L – затухание ,дБ ;  - КПД фидера.Для коаксиального разьема Г = 0,01; L = 0,1 дБ.   Определяется КПД антенно-фидерной системы:  Где  - КПД антенны, можно принять равным 0,85…0,9. Заключение В ходе выполнения курсовой работы была разработана директорная антенна для работы на частоте 93 МГц. Проведя тесты в программе MMANA-GAL можно сделать вывод, что данная антенна хорошо работает в полосе частот от 91 до 95 МГц. Наиболее широко директорные антенны распространены в качестве телевизионных. Разработанная в данной курсовой работе антенна может применяться в радиолокации в составе синфазных антенных решеток, а так же в телевидении. Для хорошего приема сигнала антенну нужно расположить как минимум в одном метре над землей. Список используемой литературыКочержевский Г.Н., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства. М: Радио и связь, 1989. – 352 с. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М: Высш.шк. 1988. – 432 с. Антенны и устройства СВЧ (Проектирование ФАР) / Под ред. Д.И. Воскресенского. М: Радио и связь, 1981. – 431 с. Воскресенский Д.И., Гостюхин В.Л., Максимов В.М., Пономарев Л. И. Устройства СВЧ и антенны / Под ред. Воскресенского. Изд. 3-е, испр. и доп. – М.: Радиотехника, 2008. – 384 с.: ил. Методы измерений характеристик антенн СВЧ / Под ред. Н.М. Цейтлина. – М.: Радио и связь, 1985. |
), м
)
), кВт