Расчет приемной антенны

Дипломная работа - Компьютеры, программирование

Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование



Содержание

Введение

1. Задание на курсовую работу

. Определение коэффициента полезного действия фидера бортовой антенны

3. Расчет схемы питания антенны

4. Расчет диаграммы направленности антенны

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Данная курсовая работа предназначена для закрепления навыков и формирования умений работы с антенно-фидерными устройствами. Ведь умея использовать полученные знания в ходе курса АФУ, мы научимся работать с большинством антенн, работать в различных сферах связи.

Целью курсового проекта является расчет основных электрических характеристик и направленных свойств антенн, входящих в состав спутниковых систем радиосвязи, телевидения, и радиорелейных линий связи.

1. Задание на курсовую работу

Спутник находится на геостационарной орбите и используется как ретранслятор для прямого телевизионного вещания на линии Земля-ИСЗ-Земля. Спроектировать наземную антенну для непосредственного приема телевизионных программ в дециметровом диапазоне радиоволн.

Исходные данные для проектирования представлены в таблице 1:

Таблица 1.

lф1,м P2,пВт fраб,МГц P1,Вт G1,дБ 3 10 700 300 25

Пояснение к заданию

В таблице 1 использованы следующие обозначения:

lф1-длина фидера, питающего передающую антенну;

P2-мощность на входе малошумящего приемного устройства;

fраб-рабочая частота передающего устройства;

P1-мощность бортового передатчика;

G1-коэффицент усиления бортовой антенны.

Протяженность радиолинии Земля-ИСЗ составляет 40000 км. Потерями в фидере приемной антенны можно пренебречь.

2. Определение коэффициента полезного действия фидера бортовой антенны

В согласованном режиме коэффициент полезного действия фидера определяется по формуле:

?ф1=e-0.23?lф, (2.1)

где ?- коэффициент затухания в фидере(принять равным 0.1 дБ/м);

lф-длина фидера, м

Подставляя в формулу 2.1 имеющиеся значения мы имеем:

?ф1=e-0.23*0.1*3=е-0.069=0.934

Выбор конструктивных размеров антенн.

Проектируемая антенна представляет собой синфазную решетку, элементом которой является спиральная антенна с небольшим количеством витков.

Количество элементов решетки определяется коэффициентом усиления антенны, необходимым для обеспечения заданного уровня мощности сигнала на входе приемного устройства.

Коэффициент усиления определяется из формулы:

(2.2)

где r-расстояние от поверхности Земли до точки расположения спутника на орбите;

?ф1-коэффициент полезного действия фидера передающей антенны;

?ф2-коэффициент полезного действия фидера приемной антенны(положить равным единице);

F-множитель ослабления в земной атмосфере (положить равным 0.8).

Из формулы (2.2) получаем, что коэффициент усиления равен:

(2.3)

Подставляя наши данные в формулу(2.3), найдем коэффициент усиления:

После этого определяем количество витков в спиральной антенне из условия:

(2.4)

где l??;

n - количество витков спирали;

d - шаг спирали.

Шаг спирали d определяется из формулы:

d??cos? (2.5)

где ?-угол захода спирали, который выбирается из условия:

?=1015

Расчеты показывают, что как правило, количество витков спирали оказывается весьма большим. Применять одиночную спираль с большим количеством витков совершенно нецелесообразно, так как эффективно работают только несколько первых витков.

Поэтому одиночную многовитковую спираль можно разрезать на отдельные спирали с малым количеством витков (n=37), из которых потом уже формируется синфазная решетка. При этом предполагается, что коэффициент усиления антенны остается неизменным. Расстояние между осями спиралей обычно выбирается равным 0,5?.

Используя формулы (2.4) и (2.5) найдем общее количество витков для нашей антенны:

. Расчет схемы питания антенны

Питание спиральной решетки осуществляется системой из отрезков коаксиального кабеля. Нужно так построить систему питания антенны,чтобы ее входное сопротивление равнялось волновому сопротивлению магистрального фидера (Wф= 75 Ом). Входное сопротивление одиночной спирали определяется по формуле:

(3.1)

где l-длина витка.

Для этой цели в качестве согласующих устройств применяют трансформаторы в виде четвертьволновых отрезков коаксиального кабеля. В нашем случае нам надо построить схему питания синфазной решетки из 6 спиралей.

При длине отрезка, соединяющего вход спирали с точкой В, равной половине длины волны в кабеле ?к (?к=?/v?), входное сопротивление спирали пересчитывается в точку В с коэффициентом трансформации n=1,

где ?-относительная диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего кабель (?=2.2-2.4).

Поэтому общее сопротивление 6 спиралей в точке В.

Для согласования с магистральным фидером необходим ?/6-трансформатор с волновым сопротивлением

. Расчет диаграммы направленности антенны

Расчет диаграммы направленности антенны имеет вид:

F(?)=F1(?) F2(?) F3(?), (3.2)

где F1(?)-множитель, характеризующий диаграмму направленности одного витка спирали;

F2(?)-множитель ,характеризующий направленные свойства одной спирали;

F3(?)-множитель синфазной решетки.

Диаграмма направленности одного витка спи