Расчетный проект волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
лноводное устройство, осуществляющее преобразование поляризации электромагнитной волны в волноводе; в частности, ?/2 поляризатор преобразует волну типа с линейной поляризацией на входе кругового волновода в волну этого же типа, но с круговой поляризацией (правой или левой) на выходе поляризатора. Для такого преобразования необходимо, чтобы в волноводе могли распространяться две волны типа квазис разными фазовыми постоянными. Этот эффект достигается, например, малой деформацией поперечного сечения круглого или квадратного волновода. Аналогичный результат достигается введением в волновод диэлектрической или металлической пластины.
Для конструирования волноводного тракта, изображенного на рисунке 4, нам необходимо, чтобы поляризатор выполнял обратную задачу: преобразовывал волну с круговой поляризацией в линейно поляризованную волну. Эту функцию может выполнять поляризатор, так как он является взаимным устройством. Будем использовать в качестве ?/2 поляризатора диэлектрическую пластину, так как она имеет относительную технологическую простоту в изготовлении.
Эскиз поляризатора показан на рисунке 4.
Рисунок 4:
Здесь E|| , E+ , Eг , Eв - обозначения плоскостей поляризации волн типа , поляризованных соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также параллельно и перпендикулярно диэлектрической пластине; lэф - эффективная длина пластины; lс - длина выреза, выполняющего роль четвертьволнового трансформатора, согласующего волновод с пластиной и волновод заполненный воздухом; lп= lэф + lс - полная длина пластины; W - высота выреза; t - толщина пластины; 2с - диаметр круглого волновода, в котором расположена пластина.
Расчет будем проводить на рабочей частоте 12,1 ГГц. В качестве диэлектрика выбираем полистирол с диэлектрической проницаемостью lп=2,56.
- рабочая длина волны.
Основной тип волны круглого волновода - .
Критическая длина волны для круглого волновода
Найдем длину волны распространяющейся в волноводе
Длина четвертьволнового трансформатора определяется выражением
Толщину диэлектрической пластинки должна быть не более 1/5 диаметра волновода, поэтому примем ее равной t = 3 мм.
Найдем площадь поперечного сечения пластинки по формуле
Найдем площадь круглого волновода, в который устанавливается диэлектрическая пластина, по формуле
Определим вспомогательный коэффициент
В качестве диэлектрика выбираем полистирол с диэлектрической проницаемостью Sп=2,56.
Найдем эффективные перпендикулярную и параллельную диэлектрические проницаемости.
Определим эффективную параллельную и перпендикулярную длину волны:
Найдем длину диэлектрической пластины по формуле
Для этого найдем вспомогательные коэффициенты и
Тогда
Определим сопротивление волновода по следующему выражению
Зная сопротивление волновода, определим сопротивление поляризатора по формуле
Где - относительная магнитная проницаемость полистирола.
Относительная диэлектрическая проницаемость полистирола
Тогда
Зная сопротивление волновода и сопротивление поляризатора, найдем сопротивление трансформатора:
Найдем размер согласующего выреза:
Где эффективная диэлектрическая проницаемость трансформатора находится по формуле:
.
Таким образом
2.3 Расчет ступенчатого перехода от круглого волновода к
прямоугольному
Согласование круглого волновода диаметром 2с = 19 мм и прямоугольного волновода с размерами a * b = 19 * 9,5 осуществим с помощью одноступенчатого перехода в виде секции полого прямоугольного волновода.
При этом волновое сопротивление волновода трансформатора определяется по формуле
Где - волновое сопротивление круглого волновода для волны
- волновое сопротивление прямоугольного волновода для волны
Таким образом
Ом.
Поскольку согласуемые волноводы имеют одинаковые размеры 2с и a, равные соответственно 19 мм, целесообразно выбрать размер широкой стенки волновода трансформатора
Определим высоту волновода трансформатора
Длину ступени трансформатора определим по формуле
Где - длина волны рабочего типа в волноводном трансформаторе, которая определяется по формуле
Таким образом, длина четвертьволнового трансформатора равна
2.4 Расчет поляризационной развязки
Для внесения затухания всех видов поляризации, отличной от вертикальной, используется поляризационная развязка. Она представляет собой однородный прямоугольный волновод с бесконечно тонкой поглощающей полоской, помещенной вдоль волновода по его середине, параллельно вектору электрического поля, изображенный на Рисунке 5.
Рисунок 5.
Эквивалентная поперечная схема, для основной H волны, представляет собой отрезок линии передачи короткозамкнутый на одном из концов и нагруженный на другом конце активным сопротивлением