Конструирование плоской антенны
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
елем преобразователь частоты. Зеркала таких антенн при их больших размерах выполняются из отдельных сегментов, однако это ухудшает электрические характеристики антенн.
Требования к точности изготовления зеркал, обладающих симметрией вращения, в значительной мере зависит от того, насколько важно для конкретной антенны качества рассеяния косопадающих электромагнитных волн. В простых антеннах с относительно малыми зеркалами диаметром до 1,5 метра допустимая ошибка изготовления их поверхностей обычно составляет доли миллиметра. В больших антеннах для достижения требуемой точности поверхность зеркал подвергается дополнительной обработке, что не очень удобно.
Некоторые антенны имеют вспомогательный рефлектор. Такая компоновка позволяет повысить коэффициент усиления антенны примерно на десять процентов по сравнению с однозеркальными антеннами, однако при этом уровень боковых лепестков диаграммы направленности возрастают почти на десять децибел, и дороги в изготовлении.
Отдельную группу антенн, применяемых в системах спутниковой связи, составляют антенны со смещенным облучателем. Они отличаются тем, что с целью уменьшения теневого эффекта облучатель, элементы его крепления и запитки вынесены из зоны распространения отраженных от зеркала волн. Высокая степень подавления боковых лепестков диаграммы направленности в таких антеннах обеспечивается путем применения рефлекторов специальной формы - раковинообразных или рупорнопараболических. Антеннами со смещенным облучателем свойственны и недостатки. Основным из них является меньшая эффективная площадь раскрыва по сравнению с антеннами, имеющими центральный облучатель. Объясняется это тем, что радиоволны падают на зеркало не под прямым углом, а под острым, поэтому меньшая часть энергии принимаемого сигнала фокусируется зеркалом на облучателе.
Рупорно-параболические и раковинообразные антенны из-за несимметричной формы зеркала имеют плохое подавление кросс-поляризации. Так как диапазон частот, используемый в системах спутниковой связи, разбит на перекрывающиеся поддиапазоны, то разделение сигналов часто производится по поляризации радиоволн. Поэтому на частотах 12 ГГц и выше для одинаковых размеров лучшим подавлением кросс-поляризации обладают цельнометаллические зеркала.
Из двух вариантов фокусирующих антенн большой площади (линзовых и зеркальных ) для приема телевизионных программ через искусственные спутники земли наибольшее распространение получили зеркальные антенны, как конструктивно наиболее простые. Недостатком однозеркальной антенны является необходимость применения между облучателем и приемником длинного волновода или свч- кабеля.
Основным недостатком всего типа параболических антенн является: высокие требования к точности изготовления и относительно высокая цена.
Наряду с параболическими зеркальными антеннами широкое распространение получили зеркальные антенны с плоским рефлектором и плоские антенные решетки. Этот тип антенн имеет следующие преимущества по сравнению с параболическими антеннами : малая масса, простота установки, малое аэродинамическое сопротивление, изготовление по интегральной технологии позволяет относительно легко достигнуть требуемой точности изготовления, не требует очистки от метео осадков; но они сравнимы с параболическими антеннами по характеристикам при размерах не более 0,6 метрах в диаметре. В плоских антенных решетках также первый смеситель может быть установлен непосредственно в АР. Возможно электронного управления ДН. Зеркальные антенны с плоским рефлектором в некоторых случаях выигрывают у плоских АР. Так как плоские АР имеют худшие электрические характеристики по сравнению с ЗА с плоским рефлектором, необходимость проведения настройки и фазировки при эксплуатации, сравнительно большой уровень бокового излучения, еще не решена проблеме создания фазовращателя для электронного управления ДН и общая высокая стоимость.
Развитие систем непосредственного ТВ- вещания обусловило широкий спрос на абонентские приемные антенны, предназначенные для установки на стенах зданий.
В наибольшей степени требованиям, предъявляемым к антеннам такого назначения, отвечают плоские АР и ЗА с плоским рефлектором. Последние имеют самую малую стоимость и свободны от недостатков присущих плоским АР и от основных недостатков параболических антенн, описанных выше. Этот факт позволил выбрать основой конструкции ЗА с плоским рефлектором, созданную на основе МДР.
1.3 Обоснование выбора аналога
Следующим этапом после выбора типа антенны является поиск аналога устройства. Анализ результатов информационного поиска и патентных исследований, а также достоинств и недостатков антенн систем спутникового телевизионного вещания, тенденцией развития систем спутникового телевидения и интересов широкого круга потребителей, описанных в предыдущем разделе, позволило выбрать базовую конструкцию аналога. Это антенна Френеля для индивидуального приема ТВ-сигналов с геостационарного спутника. Конструкция представляет собой ЗА с плоским рефлектором имеющую следующие характеристики: диаметр- 59 см, УБЛ - 22 дб, КПД - 43 % , полоса частот по уровню 3 дб более 10 %, толщина подложки 5 мм, диэлектрическая проницаемость подложки 2,05. Антенна также выполнена методом корректировки фазы и является антенной для приема спутникового телевидения.
Главной целью усовершенствования аналога является уменьшение ра