Расчет антенно-фидерного устройства
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
нозеркальной антенны, сферическая волна, возбуждаемая облучателем, после отражения от зеркала трансформируется в плоскую, и в раскрыве антенны образуется синфазная поверхность. В отличие от однозеркальной антенны облучатель оказывается вынесенным из зоны действия отраженной волны, и поэтому у РПА отсутствует реакция зеркала на облучатель и теневой эффект. Как видно из рисунка 3.3, вся мощность облучателя падает на зеркало, и коэффициент перехвата практически равен единице. Отсутствие затекания энергии через край зеркала уменьшает уровень обратного излучения и КЗД антенны может быть доведен до 70 дБ. Коэффициент использования поверхности раскрыва КИП равен 0,6. Угол раскрыва рупора обычно выбирают в интервале a=3050. Увеличение угла раскрыва рупора приводит к значительному увеличению отражения от его раскрыва.
Формулы для расчета ДН антенны имеют весьма громоздкий вид. Поэтому в практических расчетах можно воспользоваться выражениями для синфазного прямоугольного раскрыва.
2.3 Спиральная антенна
Спиральные антенны применяются в диапазоне сантиметровых, дециметровых и метровых волн, когда на линиях радиосвязи возникает необходимость использования радиоволн с вращающейся поляризацией. Кроме этого трансформация линейно-поляризованной волны в волну с вращающейся поляризацией может происходить естественным путем при распространении волны в магнитоактивной среде, примером которой служит ионосфера. "ияние постоянного магнитного поля Земли приводит к тому, что в зависимости от ориентации траектории волны и силовых линий магнитного поля Земли линейно-поляризованная волна превращается в волну с круговой (или эллиптической) поляризацией, либо возникает вращение плоскости поляризации линейно-поляризованной волны Рисунок 3.5 (эффект Фарадея).
Рисунок 3.6 а) Спираль антенны с указанными параметрами; б) Расчет шага спирали.
В любом из этих случаев возникают поляризационные замирания сигнала при приеме на линейную антенну. Поэтому в качестве приемных антенн для борьбы с поляризационными замираниями применяют спиральные антенны. Витки спирали возбуждаются последовательно бегущей волной тока. Поэтому спиральная антенна относится к классу решеток бегущей воны, где элементом решетки является один виток спирали. Условием круговой поляризации спиральной антенны является синфазное возбуждение витков спирали. Разность фаз полей, создаваемых соседними витками складывается из разности фаз по питанию (возбуждению витков) и пространственной разности фаз из-за расстояния между витками (шага спирали). В осевом направлении:
,
где - коэффициент замедления (); Условие круговой поляризации и максимального КНД не совпадают.
3. Определение требуемого коэффициента усиления приемной антенны
Требуемый коэффициент усиления приемной антенны можно рассчитать исходя из наших исходных данных:
,
где -мощность бортового передатчика; -мощность на входе приемного устройства; -коэффициент усиления передающей антенны; - коэффициент усиления приемной антенны; -длина волны; R-расстояние до спутника.
раз;
- это требуемый коэффициент усиления;
раз,
где F=1/Z*Lдоп=0,04дБ=1,01 раз Z - запас помехоустойчивости к внешним помехам,выбирается в пределах от 5-15 дБ Lдоп - потери, включающие ослабление сигнала в соеденительных разъемах, потери из-за неточного несовпадения поляризации антенн и т.п. выбираетс в пределах 5-10дБ ( возьмем Z=5дБ и Lдоп=5дБ) Тогда F=1/5*5=0,04дБ или F=100,1*0,04=1,01 раз
4. Расчет геометрических размеров антенны
Для расчета выбираем спиральную антенну. Спиральные антенны обычно рассчитываются по эмпирическим формулам, которые являются результатом аппроксимации экспериментальных данных. Рассчитаем по таким формулам геометрические размеры спирали:
Длина волны:
Угол подъема спирали обычно берут , возьмем для расчета
Шаг спирали равен:
антенна фидер связь усиление
Длина витка спирали:
Радиус спирали: , следовательно:
Оптимальная длина витка:
Длина проводника спирали:
Коэффициент замедления волны в антенне:
Входное сопротивление спирали число активное и равняется:
Коэффициент направленного действия примем равным коэффициенту усиления приемной антенны:
,
поскольку в нашем случае , то коэффициент направленного действия будет определяться по формуле:
Следовательно, общее количество витков одной спирали:
Поскольку на практике применять такое количество витков для одной спирали не совсем удобно, то количество витков обычно выбирают: . Для расчета выберем . Следовательно, можно найти общее количество спиралей:
.
Длина спирали:
5. Расчет диаграммы направленности антенны
Рисунок 5.1 Зависимость диаграммы направленности от диаметра спирали
Для определения диаграммы направленности всей антенны применим теорему умножения характеристик направленности. Диаграммы направленности следует находить в плоскости, проходящей через спирали, и плоскости, перпендикулярной ей. Диаграмма направленности всей антенны формируется из следующих множителей.
6. Антенная решетка и