Двухдиапазонная антенна, работающая на частотах 264 МГц и 396 МГц
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ВВЕДЕНИЕ
Для дуплексной связи на УКВ (сотовая связь, радиотелефоны и т.д.) часто необходимы антенны с коэффициентом направленного действия (КНД), равным 8-12 дБ, и с хорошим согласованием в полосе частот (10-30) % или решетки из таких элементов. Логопериодическая вибраторная антенна (ЛПВА) в этом случае имеет ряд преимуществ перед антенной типа волновой канал .
Необходимость двухдиапазонных антенн возникла в основном для решения современных проблем дуплексной радиосвязи связи при относительно большом разносе частот приёма и передачи. В настоящее время получили распространение радиотелефоны у которых одна частота отличается от другой в полтора раза.
В данном проекте сделана попытка решить такую задачу - разработать двухдиапазонную антенну работающую на частотах 264 МГц и 396МГц. За основу берется классическая ЛПВА и рассматривается несколько вариантов конструкций таких антенн.
Необходимо было разработать методику расчета двухдиапазонной антенны, которая бы обеспечивала все параметры такой антенны. Эта методика реализована в программе Mathcad Professional 7 для ПК типа IBM PC.
1. АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ
В данном проекте нам необходимо разработать двухдиапазонную антенну работающую на частотах 264 МГц и396 МГц .
Для дуплексной связи на УКВ (сотовая связь, радиотелефоны и т.д.) часто необходимы антенны с коэффициентом направленного действия (КНД), равным 8-12 дБ, и с хорошим согласованием в полосе частот (10-30) % или решетки из таких элементов
Для обеспечения таких характеристик можно использовать антенны типа волновой канал (АВК). Но чтобы обеспечить связь в таком диапазоне нам приходится использовать конструкцию из двух таких антенн. А это приводит к большим материальным затратам.
Возникла задача разработать двухдиапазонную антенну отвечающая хорошим характеристикам и обладающая малыми размерами.
Для решения поставленной задачи мы решили взять логопериодическую вибраторную антенну.
Логопериодические вибраторные антенны (ЛПВА) известны давно, но не нашли заметного применения в средствах связи, так как еще раньше широко использовались антенны типа волновой канал, а необходимости в широкополосных антеннах не было. Кроме того, обычная ЛПВА конструктивно сложнее АВК и обладает меньшей механической прочностью.
Конструктивные недостатки обычной ЛПВА устраняются при замене питающей двухпроводной линии её печатным аналогом - симметричной линией из двух металлических полосок на противоположных сторонах плоского диэлектрика. В дальнейшем эту линию будем называть полосковой.
Главные требования к диэлектрику, применяемому в ЛПВА, - высокая механическая прочность и малые джоулевы потери. Может использоваться стеклотекстолит, прочный материал, но он имеет большие потери и нестабильную относительную диэлектрическую проницаемость er.
Основное достоинство ЛПВА - практическое отсутствие ограничений на ширину полосы частот и отсутствие элементов настройки и симметрирования. Второе достоинство - меньшие габариты по сравнению с АВК при одинаковой направленности.
Учитывая основное достоинство ЛПВА, можно использовать такую антенну для дуплексной связи. Но учитывая техническое задание, использование обычной ЛПВА не рационально, так как разнос частот получается большой, вследствие этого часть вибраторов получаются не задействованы.
Вследствие этого в данном дипломном проекте были рассмотрены как поведет себя ЛПВА если уберем из конструкции антенны незадействованные вибраторы и рассмотрим конструкцию с перекрещенными вибраторами, у которой вертикальные вибраторы будут работать на одной частоте, а горизонтальные на второй частоте.
Такое рассмотрение даст нам уменьшение геометрических размеров антенны.
Так как мы рассматриваем логопериодическую вибраторную антенну, то соответственно расчет производится для такой антенны.
2.РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ
.1 ОПИСАНИЕ ЛОГОПЕРИОДИЧЕСКОЙ ВИБРАТОРНОЙ АНТЕННЫ
Логопериодические антенны (ЛПВА) относятся к классу широкополосных антенн и предназначены для работы в широком диапазоне частот (системы радиоразведки и радиотехнической разведки широкополосные системы связи, телевизионный прием и т.д.). Известно, что для получения широкой полосы рабочих частот электрические размеры активной части антенны должны быть постоянными во всей рабочей полосе и должна наблюдаться отсечка тока за пределами активной зоны. Следствием указанного свойства является постоянство входного сопротивления антенны в рабочей полосе частот. Примером такой конструкции является биконическая антенна. Однако такая антенна обладает слабо выраженными направленными свойствами и поэтому не находит широкого практического применения
Принципиально широкополосными (и даже частотно-независимые) являются логопериодические антенны. Подобные антенны конструируются на основе принципа электродинамического подобия и представляют собой набор щелевых или вибраторных излучателей увеличивающихся размеров. Логопериодические антенны выполняют в виде плоских и объемных конструкций.
Каждый излучатель такой антенны интенсивно возбуждается в определенной полосе частот, близкой к его резонансной частоте. Если размеры излучателя выбраны так, что в этой полосе частот его ДН и входное сопротивление мало изменяются, а периодичность изменения размеров излучателя такова, что рабочие полосы соседних в