Расчетный проект волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
Введение
С появлением 50 лет назад искусственных спутников земли (ИСЗ) открылись широкие возможности для дальнейшего развития и совершенствования всех систем передачи информации, и в частности - для телевидения. Одним из основных достижений радиотехники, электроники, и телевидения в последнее время является развитие и широкое внедрение спутникового телевидения.
СТВ получило чрезвычайно широкое распространение, когда качественный прием большого числа телепрограмм стал возможным с помощью дешевых, легких, и малогабаритных антенн, удобных для установки на балконе, на стене здания, или даже внутри комнаты.
Для спутникового телевидения Международной электротехнической комиссией выделены полосы частот в разных частотных диапазонах: от УВЧ до КВЧ.
В настоящее время наиболее освоенными являются диапазоны частот: С (3,6…4,2 ГГц) и К (10,9…12,5) ГГц, причем в диапазоне частот 10,9…11,7 ГГц с ИСЗ транслируются сигналы с линейными поляризациями (вертикальной и горизонтальной), а в диапазоне частот 11,7…12,5 ГГц - с круговыми поляризациями (правой и левой). Таким образом, сигналы разных телевизионных каналов, излучаемые ИСЗ различаются не только несущими частотами, но и поляризациями электромагнитных волн. Это повышает помехозащищенность и улучшает качество приема спутниковых телепрограмм.
Выделение широкой полосы частот для СТВ дает возможность одновременно с многих спутников передавать значительно большее число телепрограмм, чем при эфирном телевидении. Так, современные серийно выпускаемые тюнеры для приемных систем СТВ программируются на прием десятков и даже сотен телепрограмм.
Структура волноводного тракта приемной антенны СТВ и его конструктивное исполнение определяется назначением антенны и рабочим диапазоном частот. Возможные схемы построения волноводных трактов представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 (а, б, в).
На рисунке 1а изображена схема самого простого волноводного тракта антенны для приема с ИСЗ волны с круговой поляризацией. Однако чаще всего в тракт антенны включают еще одно устройство - переключатель плоскости поляризации ПП. Схема волноводного тракта, позволяющего принимать с ИСЗ программы, транслируемые с разными поляризациями поля, изображена на рисунке 1б.
Описанные схемы волноводного тракта применяют в приемных антеннах СТВ индивидуального пользования. В них программы с разной поляризацией просматриваются поочередно, то есть разделяются во времени. Если же на выходах тракта необходимо одновременно выделять СВЧ - сигналы, соответствующие волнам с разной поляризацией поля принятым антенной, то тракт строят по схеме, показанной на рисунке 1в. В этой схеме разделение сигналов по поляризациям осуществляется селектором поляризации СП.
1. Выбор и обоснование схемы построения устройства
В данной курсовой работе используется волноводный тракт имеющий схему построения, представленную в П.1.
С выхода антенны(1), волны с круговой поляризацией поля (2) поступают по волноводу (круглого сечения) на вход поляризатора. В поляризаторе эти волны преобразуются в две линейные ортогонально поляризованные волны (5) . В состав поляризатора входит четверть волновые согласующие трансформаторы (3), и сам поляризатор (4). Далее при прохождении волны через управляемый ферритовый переключатель поляризации имеет место поворот плоскости поляризации волны (8,9). Переключатель поляризации согласуется с трактом четверть волновыми согласующими трансформаторами (6). С выхода переключателя поляризации волны через ступенчатый волноводный переход (10) подаются по прямоугольному волноводу (11) на вход поляризационной развязки (7), где происходит ослабление всех волн, имеющих поляризацию, отличную от вертикальной.
Рисунок 2.
2. Расчет устройства
2.1 Расчет волноводов
2.1.1 Расчет прямоугольного волновода
Исходя из рабочего диапазона частот, определим соответствующие длины волн по формуле:
где м/с - скорость света в вакууме.
- минимальная частота из диапазона,
- максимальная частота из диапазона,
максимальная длина волны,
- максимальная длина волны,
- рабочая длина волны.
Размеры поперечного сечения прямоугольного волновода определим из условия:
,
где и - критические длины волн основного типа и ближайшего высшего типа (a - широкая стенка волновода).
Определим а из условия
.
Получаем 12,8< a < 25,6 (мм).
В ГОСТ20900-75 есть стандартный прямоугольный волновод, удовлетворяющий техническому заданию курсовой работы, изображенный на рисунке 3. Данный волновод имеет следующие параметры:
1) Внутренние размеры - a =19мм, b=9,5 мм, S=1 мм.
) Рабочий диапазон частот: 9,84…15 ГГц.
Рисунок 3
2.1.2 Расчет круглого волновода
Аналогично для круглого волновода диаметром 2с рабочий диапазон длин волн определяется следующим выражением:
,
где и - критические длины волн основного типа и ближайшего высшего типа .
Определим с из условия
.
Получаем 7,5<с<9,8 (мм).
Так как ГОСТ на круглые волноводы нет, примем диаметр круглого волновода равным размеру широкой стенки прямоугольного волновода, т.е. равным 19 мм. Полученный волновод изображен на рисунке 3.
Рисунок 3.
2.2 Расчет волноводно-диэлектрического поляризатора
Поляризатор - во