Параболическая антенна
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
Параболическая антенна
СОДЕРЖАНИЕ
СОДЕРЖАНИЕ
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВА
. РАiЁТ УСТРОЙСТВА
3.1Выбор типа зеркала, облучателя и тракта, канализирующего энергию к облучателю
.2Раiет фидерного тракта
.3Раiет облучателя и его ДН
.4Раiет размеров зеркала и ДН параболической антенны
.5Раiет максимального КНД параболической антенны
.6Допуски на точность изготовления зеркала и установки облучателя
.7Раiёт КПД фидерного тракта
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ
Расiитать антенну с параболическим зеркалом. "ияние земли на параметры не учитывать.
Исходные данные для раiёта:
1.Рабочая частота .
.Ширина главного лепестка на уровне половинной мощности в Е-плоскости , в Н-плоскости .
.Максимальный уровень боковых лепестков . Для антенны с веерной диаграммой направленности значение относится к плоскости, в которой диаграмма направленности уже.
.Длина фидерного тракта .
.Мощность генератора, питающего антенну .
Требуется:
1.Сделать обоснованный выбор типа зеркала, облучателя и тракта, канализирующего энергию к облучателю.
2.Расiитать геометрические размеры зеркала и облучателя.
.Расiитать диаграмму направленности в Е и Н-плоскостях (раiёт сделать с помощью ЭВМ).
.Расiитать максимальный коэффициент направленного действия.
.Определить допуски на точность изготовления зеркала и установки облучателя.
.Расiитать КПД фидерного тракта.
2. КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ УСТРОЙСТВА
Зеркальные параболические антенны являются наиболее распространенным типом направленных антенн в сантиметровом, дециметровом и отчасти метровом диапазонах волн. Широкое использование зеркальных антенн объясняется простотой конструкции, возможностью получения почти любого применяемого на практике типа диаграммы направленности, высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т.д. В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование суммарных и разностных диаграмм направленности общим зеркалом. Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном секторе углов. Зеркальные антенны являются также наиболее распространенным типом антенн в космической связи и радиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн в настоящее время реализованы гигантские антенные системы с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемой тысячами квадратных метров. В настоящее время применяются главным образом зеркала с параболической формой поверхности (параболоид вращения и параболический цилиндр), однако в последние время получают распространение сферические зеркальные антенны, а в двухзеркальных антеннах - зеркала специальной формы для получения необходимого распределения поля по раскрыву антенны или широкоугольного качания ДН. Внешний вид конструкции параболической антенны может быть, например, таким как на рис.1.
Основными элементами параболической антенны являются металлический отражатель (рефлектор) 1, имеющий форму одной из параболических поверхностей, облучатель с элементами крепления 2, помещённый в фокусе такой поверхности, и питающий фидер 3 (см.рис.2). Параболоид вращения возбуждается слабонаправленным облучателем (например, рупором), помещённым в фокусе, и преобразовывает сферический фронт волны в плоский. Облучатель антенны выполняется так, чтобы почти вся излучаемая им энергия направлялась в сторону отражателя. Достигнув отражателя, электромагнитные волны возбуждают на его поверхности высокочастотные токи, которые создают свои электромагнитные поля. В параболических антеннах используются оптические свойства радиоволн. Геометрические свойства параболы таковы, что лучи, направляемые из фокуса и отражаемые от параболы, становятся параллельными оси параболы (см.рис.3), так что длина пути от фокуса до параболы и затем до линии раскрыва, проходящей через края параболы, одинакова для любого угла . Таким образом, в раскрыве параболической антенны образуется синфазная поверхность и излучение антенны оказывается остронаправленным. В декартовой системе координат параболоид вращения определяется уравнением (начало координат совпадает с вершиной параболоида) , а в сферической системе координат (начало координат совпадает с фокусом параболоида) - уравнением
.
Диаметр раскрыва параболоида и его фокусное расстояние связаны между собой соотношением
,
где - угол раскрыва параболоида (см.рис.2).
3. РАiЁТ УСТРОЙСТВА
3.1Выбор типа зеркала, облучателя и тракта, канализирующего энергию к облучателю
Исходя из технического задания, можно сделать определенный выбор относительно конструкции антенны. Во-первых, рабочая частота антенны равна (длина волны ). Следовательно, в качестве фидерного тракта предпочтительнее будет использовать волновод, причем прямоугольный, т.к. круглые волноводы не используются из-за их поляризационной неустойчивости. При этом по предварительной оценке при заданной мощности генератора, питающего антенну, будет обеспечена электрическая прочность тракта. Во-вт