Рефетека.ру / Коммуникации и связь

Курсовая работа: Расчет антенны

Раздел 1


Введение


Задание на курсовую работу по дисциплине "Антенны и устройства СВЧ":

Номер варианта согласно номеру зачётной книжки студента: 11

Тип проектируемой антенны согласно варианта: Широкополосный симметричный вибратор (диполь С. И. Надененко).

Данные для расчёта широкополосного симметричного вибратора:

Диапазон рабочих волн:

Расчет антенны м

Расчет антенны м

Излучаемая мощность:

Расчет антенны Вт

Протяжённость радиолинии:

Расчет антенны км

Фидер: двухпроводный.

Область применения диполя С. И. Надененко:

Диполь Надененко - антенна дипольного типа (широкополосный вибратор) предназначена для приема и передачи радиосигнала на частоте 1,5 - 30 МГц.

Область применения антенны - радиолюбительские системы радиосвязи.

Применение современных широкополосных согласующе-симметрирующих трансформаторов позволяет согласовывать диполь Надененко с коаксиальной линией в широком диапазоне частот. Так как эта антенна имеет горизонтальную поляризацию и является симметричной, то КПД ее стремится к 100%, что выгодно отличает ее от известных широкополосных вертикальных антенных систем.

Для расширения полосы пропускания дипольной антенны С. Надененко увеличил диаметр излучающих элементов полотна антенны, что приводит к снижению добротности колебательной системы и расширению полосы пропускания антенны. Входное сопротивление такой антенны колеблется от 200 до 300 ом. и для питания антенны использовалась двух проводная или четырех проводная симметричные линии . Для трансформации входного сопротивления применяется трансформатор на двух ферритовых кольцах диаметром 32мм. (до 300Вт.) и бинокулярного типа на десяти кольцах (1кВт.)

Дополнительные изменения в конструкции антенны диполь Надененко +:

Уменьшили количество проводников с шести до трех в полотне антенны, что позволяет, при сохранение прежнего объема (в электродинамическом смысле), уменьшить вес и ветровое сопротивление антенны.

Кроме этого, взамен полевого провода, применен оцинкованный канат диаметром 2.5 мм., что при сохранении прежней цены позволило увеличить прочность и долговечность антенны.

При монтаже такой антенны нужно стремиться поднять ее центр на максимальную высоту. Положение концов вибратора не столь критично к земле. Кабель питания, особенно вблизи антенны, нужно стремиться прокладывать перпендикулярно полотну антенны. Такая антенна не требует настройки и КСВ менее 2-х получается на частотах от 1,7 до 29 МГц.

Раздел 2. Облучатель антенны


Производим расчёт геометрических размеров и электрических параметров антенны:

1. Для заданной протяжённости радиолинии R определяем угол скольжения Δ0 (угол наклона ДНА над горизонтом) из графика на рисунке 1, где H - высота ионизированного слоя.


Расчет антенны

Расчет антенны


2.Вычисляем высоту подвеса над Землёй (для среднего значения рабочей длины волны):


Расчет антенным.

Расчет антенным.


3. По заданному рабочему диапазону волн находим длину плеча вибратора. Значение длины плеча должно удовлетворять неравенству:

0,25 Расчет антенны < l <0,65 Расчет антенны

Исходя из условий удовлетворения данного неравенства выбираем длину плеча:


Расчет антенным.

4. Строим эскиз конструкции антенны: смотри приложение 2.

Радиус цилиндрической поверхности вибратора rц выбираем в пределах 0,25 ... 0,75 м, а число проводов n = 6 ... 8.

В данном случае:


Расчет антенны мРасчет антенны


Расчет антенны

Эквивалентный радиус вибратора rэ , то есть радиус вибратора, выполненного из металлического цилиндра и имеющего такое же волновое сопротивление, как и рассматриваемый вибратор, рассчитываем по формуле (где Расчет антенны - радиус проводов, из которых выполнен вибратор):


Расчет антенным.


5. Определяем волновое сопротивление диполя (без учёта наведённых сопротивлений):


Расчет антенныОм.


6. Для трёх длин волн Расчет антенны , Расчет антенны , Расчет антенны находим сопротивления излучения вибраторов RΣ и реактивные сопротивления XΡ c учётом влияния Земли.

Значения Расчет антенны и находим из графиков на рисунках 2, 3, 4; значения Расчет антенны находим из графиков на рисунках 5, 6, 7.

Расчет антенны

Расчет антенны

Расчет антенны

Расчет антенны Ом

Расчет антенны Ом

Расчет антенны Ом

Расчет антенны Ом

Расчет антенны Ом

Расчет антенны Ом.


Значения Расчет антенны находим из графика на рисунке 8, 9,10; значения Расчет антенны находим из графика на рисунке 11,12,13:

k*l - произведение волнового числа k на длину плеча вибратора l; k=(2*Пи/лямбда), поэтому произведение k*l будет иметь размерность [радианы], которые можно перевести в градусы.


Расчет антенны Расчет антенны Расчет антенны

Расчет антенны Расчет антенны Расчет антенны

Расчет антенны Расчет антенны Расчет антенны


k*d - тоже самое, d - расстояние между вибратором и его зеркальным отображением (d=2H):

Расчет антенным.

Расчет антенны Расчет антенны Расчет антенны

Расчет антенны Расчет антенны Расчет антенны

Расчет антенны Ом.

Расчет антенны Ом.

Расчет антенны Ом.

Расчет антенны Ом.

Расчет антенны Ом.

Расчет антенны Ом.


Сопротивления излучения вибраторов:


Расчет антенны Ом.

Расчет антенныОм.

Расчет антенныОм.


Реактивные сопротивления XΡ c учётом влияния Земли:


Расчет антенныОм.

Расчет антенныОм.

Расчет антенныОм.


7. Рассчитываем входное сопротивление диполя для трёх длин волн

Расчет антенны , Расчет антенны , Расчет антенны:

Расчет антенны


Расчет антенныОм.


Расчет антенны


Расчет антенныОм.


Расчет антенны


Расчет антенныОм.


Полученные значения позволяют оценить рассогласование фильтра с антенной в рабочем диапазоне длин волн.

8. Выбираем фидерную линию.

Тип фидера проектируемой антенны открытый, симметричный, двухпроводный (рисунок 14). Волновое сопротивление фидера Wф выбирается по известному входному сопротивлению антенны на рабочей частоте, то есть:

Wф = Rвх (λср).


Для передающих антенн фидер выполняется из проводов диаметром 3 ... 6 мм, расстояние между проводами обычно составляет 225 ... 450 мм.

В данном случае фидер выполнен из:

провода диаметром d = 2a = 6 мм, то есть: Расчет антенны мм.

расстояние между проводами: Расчет антеннымм.

Волновое сопротивление двухпроводной линии определяется по формуле:


Расчет антенныОм.


9. Рассчитываем модуль коэффициента отражения для волн Расчет антенны , Расчет антенны , Расчет антенны:


Расчет антенны

Расчет антенны

Расчет антенны


10. Рассчитываем модуль коэффициента бегущей волны на этих же длинах волн:

Расчет антенны

Расчет антенны

Расчет антенны


Согласование считается удовлетворительным, если КБВ в рабочем диапазоне не хуже 0,3 ... 0,5.

В данном случае согласование составило 0,22.

11. Рассчитываем КПД линии передачи:


Расчет антенны


В формуле:


Расчет антенны,


где Расчет антенны; d - диаметр провода в см, Расчет антенны см; λ - длина волны в метрах,

Расчет антенным; γ - удельная объёмная проводимость провода, для медного провода Расчет антенны См/м;

Расчет антенныдБ/м, так как значение α подставляется в формулу в Нп/м, то переведём α из дБ/м в Нп/м:

дБ/м = 8,69α Нп/м, значит Расчет антенныНп/м.


Расчет антенны


12. Определяем максимальная напряжённость электрического поля около проводов вибратора:


Расчет антенны , где:


Расчет антенны - мощность излучения в Ваттах; Расчет антенныВт; d - диаметр провода в см, Расчет антенны м.

Расчет антенны


Расчет антенныВ/м.


Допустимой является величина порядка (6 ... 8)*105 В/м.

13. Уточняем максимально допустимую мощность, пропускаемой фидером:

Расчет антенны м - радиус проводов фидера:

Расчет антенны Вт.


14. Рассчитываем диаграмму направленности антенны:

ДНА принято оценивать в трёх плоскостях: для двух вертикальных (при Расчет антенны и при Расчет антенны) и горизонтальной.

Диаграмму направленности в горизонтальной плоскости рассчитываем по формуле:


Расчет антенны


Диаграмму направленности в вертикальной плоскости, перпендикулярной оси вибратора при Расчет антенны (Н-плоскость), рассчитываем по формуле:


Расчет антенны,


где отсчёт Δ ведётся от поверхности Земли.

Для определения нулевых направлений излучения воспользуемся соотношением:


Расчет антенны, где p = 0, 1, 2, ...


Диаграмму направленности в вертикальной плоскости, проходящей через ось вибратора при Расчет антенны (Е-плоскость), рассчитываем по формуле:

Расчет антенны


15. Рассчитываем коэффициент направленного действия антенны D0 в направлении максимального излучения (при идеально проводящей поверхности Земли) на λср:


Расчет антенны


16. Определяем КПД антенно-фидерной системы.

КПД антенны ηа отлично от единицы в основном за счёт потерь в Земле. При хорошо развитом заземлении Расчет антенны.

Общий КПД антенно-фидерной системы равен:


Расчет антенны

Приложение 1


Расчет антенны


Расчет антенны

Расчет антенны


Расчет антенны

Расчет антенны


Расчет антенны


Расчет антенны


Расчет антенны

Расчет антенны


Расчет антенны


Расчет антенны

Расчет антенны

Расчет антенны


Расчет антенны

Расчет антенны


Расчет антенны


Расчет антенны

Расчет антенны

Похожие работы:

  1. • Расчет антенны для земной станции спутниковой системы
  2. • Спиральные антенны
  3. • Плоская антенна поверхностной волны с ребристой ...
  4. • Антенная решетка из рупорно-линзовых антенн с электрическим ...
  5. • Рупорно-линзовая антенна
  6. • Расчет зеркальной параболической антенны с ...
  7. • Малошумящие однозеркальные параболические антенны
  8. • Синфазная решетка из рупорных антенн
  9. • Оптимальная волноводно-щелевая решетка
  10. • Малошумящие однозеркальные параболические антенны
  11. • Малошумящие однозеркальные параболические антенны
  12. • Линейная решетка спиральных антенн с электронным ...
  13. • Разработка пакета программ для расчета фазированной ...
  14. • Коллинеарная антенная решетка с последовательным ...
  15. • Оконечный каскад однополосного связного передатчика
  16. • Вибраторная антенная решетка
  17. • Радиочастотная идентификационная метка на ...
  18. • Двухзеркальная антенна по схеме Кассергена
  19. • Антенна РЛС - параболоид вращения
Рефетека ру refoteka@gmail.com