Расчет логопериодической антенны
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по курсу Антенны и устройства СВЧ
Расчет логопериодической антенны
Содержание
Введение
Краткие теоретические сведения
Расчет геометрии антенны
Описание конструкции
Выводы
Список литературы
Введение
Передача радио- и телепрограмм осуществляется с помощью радиоволн, распространяющихся в пространстве со скоростью света. Антенна - это устройство, предназначенное для излучения и приема радиоволн. Для передачи сигналов телевизионного изображения и звукового сопровождения используются определенные частоты диапазона ультракоротких волн.
Высококачественный прием возможен только при условии выбора наиболее подходящего для данного района типа антенны и правильной ее установки. Кроме того индивидуальная антенно - фидерная система для приема сигнала может содержать согласующие устройства, антенные усилители, сумматоры и разветвители сигнала, неправильное применение которых также приводит к ухудшению приема.
На качество приема влияет расстояния до передатчика, рельеф местности, наличие препятствий для прохождения радиоволн, тип и кабеля и другие факторы.
В настоящее время существует множество типов антенн, такие как простые дипольные антенн (слабонаправленные антенны), антенны типа волновой канал, зигзагообразные антенны, рамочные антенны, логопериодические антенны, синфазные решетки.
Проведя анализ исходных данных (диапазон частот, усиление), я решил провести расчет логопериодической антенны. Логопериодическая антенна относится к числу широкополосных антенн. Она хорошо согласуется с коаксиальным кабелем, обеспечивает прием сигналов в десятикратном и более диапазоне частот. Также в выборе антенны сыграли свою роль простота конструкции и дешевизна реализации.
Краткие теоретические сведения.
Логопериодическая антенна.
Существует много разновидностей логопериодических антенн, однако любая из них может быть представлена в виде системы вибраторов. Схема такой антенны представлена на рис.1.
Рис.1. Схематическое изображение логопериодической антенны
Антенна состоит из двухпроводной распределительной линии длиной L, в которую включены вибраторы различной длины. Длина плеча наибольшего вибратора l1=?макс./4, длина плеча наименьшего вибратора lN<?мин./4. Нижние и верхние плечи соседних вибраторов присоединяются к различным проводникам двухпроводной линии, что обеспечивает однонаправленное излучение с максимумом в направлении коротких вибраторов. Кабель подключается к клеммам антенны.
Проводники (трубки) распределительной двухпроводной линии располагаются в вертикальной плоскости, а вибраторы - в горизонтальной, причем так, что любые два соседних полувибратора были направлены в противоположные стороны. Коаксиальный кабель проложен внутри нижней трубки и на входных клеммах распаян экранной оболочкой на нижнюю, а центральной жилой - на верхнюю трубку.
Размеры антенны и ее электрические характеристики определяются тремя основными параметрами: периодом логопериодической структуры ?, углом полотна 2? и длиной L.
Параметр ? определяет частотную периодичность характеристик логопериодической антенны. Каждый вибратор имеет свою резонансную частоту. На самой низкой частоте рабочего диапазона f1=fмин резонирует вибратор 1 с длиной плеча l1, на следующей, более высокой частоте f2 резонирует вибратор 2 с длиной плеча l2=?l1 и т.д., причем f1=?f2 (?<1). Резонансные частоты любых двух элементов (вибраторов) логопериодической антенны связаны соотношением:
fn=?fn+1 (n=1,2,тАж N)
При изображении на логарифмической шкале резонансные частоты повторяются через одинаковые интервалы, равные постоянной величине ln(1/?), поскольку:
ln fn+1 - ln fn= ln fn+1/fn = ln 1/? = const.
Параметры логопериодической антенны выбираются так, чтобы внутри одного (любого) интервала частот fn+1 - fn характеристики антенны менялись незначительно. Это малое изменение свойств будет иметь место во всем рабочем диапазоне частот, поэтому антенны, построенные по указанному принципу, носят название логарифмически - периодических или логопериодических.
Расчет геометрии антенны
Точный расчет логопериодической антенны довольно сложен, но существует и простая методика расчета. Она позволяет сконструировать антенну, задавшись такими параметрами, как коэффициент направленного действия (КНД) и рабочий интервал частот.
Длины вибраторов логопериодической антенны и расстояния между ними должны изменяться в геометрической прогрессии со знаменателем ?, а расстояние (выраженное в длинах волн) между полуволновым наибольшим и соседним, меньшим, вибратором характеризуется параметром ?. Параметры ? и ? связаны между собой соотношением:
? = 0,25 (1 - ?) ctg?,
где ? представляет собой угол между осью антенны и линией, проходящей через концы вибраторов. Выбор параметров ? и ? носит компромиссный характер и влияет на число вибраторов и размеры антенны (на ее длину L между наименьшим и наибольшим вибраторами). Рекомендуется выбирать указанные параметры в соответствии со значением КНД по графику, изображенному на рис. 1.491
На этом графике под оптимальным подразумевается значение ?, которому соответствует минимально