Описание принципов работы зеркальной антенны. Составление электрической схемы, проектирование излучателя. Расчет параметров зеркала и вращающегося сочленения. Вычисление коэффициента полезного действия. Диапазонные свойства электрической прочности.
Аннотация к работе
Зеркальной антенной называют совокупность слабонаправленного облучателя и металлического отражателя (зеркала). Форма поверхности зеркала выбирается такой, чтобы сферический фронт волны, падающей от облучателя на зеркало, после отражения преобразовывался в плоский фронт волны. С позиций геометрической оптики лучи, расходящиеся от облучателя, после отражения от зеркала образуют параллельный пучок, формируя остронаправленную диаграмму направленности. По форме зеркала зеркальные антенны разделяются на параболоид вращения, параболический цилиндр, а также антенны со специальным профилем зеркала. Широкоугольное сканирование в однозеркальных антеннах осуществляется механическим вращением всей антенной системы в заданной плоскости, а сканирование в пределах нескольких ширин диаграмм направленности осуществляется электромеханическим способом - вращением облучателя, вынесенного за фокус параболоида.По заданию, задан спиральный облучатель. Исходя из данных можно сказать что это коническая спираль, так как требуемая полоса частоты 64%, а порог цилиндрической спирали в 55%. С помощью рассчитанных длин волн, рассчитаем длину витков : L1=0.75 ? min=5.355см2-Воздушная коаксиальная линия; 3 - Зеркальная антенна; 4-Коаксиальный разъем;С помощью найденных параметров облучателя, мы можем построить ДН (диаграмму направленности) облучателя, используя формулу: (6)В нашем случае максимальная эффективность зеркальной антенны достигается при n = 3.?Тогда y0=48, где 2y? - угол раскрыва зеркала. Используя формулу: построим амплитудное распределение поля вдоль раскрыва зеркала. Получим на рисунке № амплитудное распределение вдоль раскрыва зеркала. Для аппроксимации амплитудного распределения поля выбираем наиболее близкую функцию, мы провели линию на уровне 480 и увидели что ?=0.4 по этому параметру и будем выбирать амплитудное распределение. Построим на Рисунке 3 ,амплитудные распределения и выберем наиболее подходящее.Диаметр наружного проводника коаксиала D выбирается из следующих условий: если требуется, чтобы коаксиальная линия пропускала максимальную мощность, то отношение D/d = 2,72; если требуется получить минимальные потери в линии, то D/d-= 3,6. По заданному КБВ и ?0, можно определить волновое сопротивление дроссельных линий. Затем, пользуясь приведенными практическими соотношениями для выбора волновых сопротивлений дроссельных линий определим сопротивление r2 из уравнения: где l? - средняя длина волны диапазона; Произведем согласование: Так как волновое сопротивление коаксиальной линии передачи составляет 75 Ом, а волновое сопротивление спирального излучателя - 140 Ом, то необходимо применять согласующие устройства для согласования линии передачи со спиралью. Закон изменения сопротивления имеет вид: Сопротивление первой ступеньки: Сопротивление второй ступеньки: Сопротивление третьей ступеньки: Схематично ступенчатый трансформатор представлен на рисунке 8.КПД определяется как отношение мощности, выделившейся в нагрузке , к мощности, подведенной к линии . В конструкции питающей линии присутствуют неоднородности, вызывающее отражение электромагнитной волны: вращающееся сочленение (0,04), поворот коаксиала (0,005), согласующее устройство (0,009), коаксиальное соединение (0,001).По заданию требуемая полоса частот антенны ±0,32?. Изменение ДН зеркальной антенны, в зависимости от изменения частоты представлено на рисунке 9: Рисунок 9.Зеркальную параболическую антенну с спиральным облучателем можно разделить на несколько основных частей: параболическое зеркало, спиральный облучатель, коаксиальный кабель и вращающееся сочленение.
План
Содержание зеркальный антенна излучатель электрический
Введение
1. Проектирование излучателя
2. Электрическая схема антенны
3. Расчет ДН облучателя
4. Расчет параметров зеркала
5. Вращающееся сочленение
6. Расчет КПД антенны
7. Диапазонные свойства электрической прочности
Заключение
Список используемых источников
Введение
Зеркальной антенной называют совокупность слабонаправленного облучателя и металлического отражателя (зеркала). Форма поверхности зеркала выбирается такой, чтобы сферический фронт волны, падающей от облучателя на зеркало, после отражения преобразовывался в плоский фронт волны. С позиций геометрической оптики лучи, расходящиеся от облучателя, после отражения от зеркала образуют параллельный пучок, формируя остронаправленную диаграмму направленности. По форме зеркала зеркальные антенны разделяются на параболоид вращения, параболический цилиндр, а также антенны со специальным профилем зеркала.
Зеркальные антенны могут формировать игольчатые диаграммы направленности, веерные, косекансные или диаграммы другого специального вида. Ширина игольчатой диаграммы направленности может составлять от десятка до долей градуса.
Широкоугольное сканирование в однозеркальных антеннах осуществляется механическим вращением всей антенной системы в заданной плоскости, а сканирование в пределах нескольких ширин диаграмм направленности осуществляется электромеханическим способом - вращением облучателя, вынесенного за фокус параболоида.
В настоящее время зеркальные антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и в ряде других радиосистем СВЧ диапазона.
Зеркальные антенны нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительно простоте конструкции;
надежности работы;
хорошим диапазонным свойствам (диапазонность однозеркальных антенн определяется диапазонностью излучателя);
способности формировать диаграммы направленности различной формы;
возможности многофункциональной работы при выборе соответствующей конструкции облучателя и ряда других положительных особенностей.
Однако зеркальные антенны обладают рядом существенных недостатков: механический способ сканирования, который является единственно возможным в однозеркальных антеннах;
уровень боковых и задних лепестков в диаграмме направленности однозеркальных антенн трудно поддается ослаблению;
большой объем по сравнению с объемом всей системы (до 50%);
затенение облучателем поля зеркальной антенны.
Вывод
Зеркальную параболическую антенну с спиральным облучателем можно разделить на несколько основных частей: параболическое зеркало, спиральный облучатель, коаксиальный кабель и вращающееся сочленение.
Материалом для изготовления зеркала могут послужить алюминиевые сплавы (АМГ, АМГ2М, АМГ3М, 1105) или оцинкованная сталь. Все компоненты подвески, базы и зеркала подвергаются антикороззионной обработке методом гальванического цинкования, методом горячего цинкования, с дальнейшей покраской методом порошкового напыления в электрическом поле. В питающей линии применены стандартные узлы - фидер и сочленения для унификации конструкции и упрощения ремонта.
Список литературы
1. Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов. Под редакцией профессора Воскресенского Д.И. - М.: Издательство 2012 г.
2. "Расчет антенн СВЧ. Пособие к курсовому проектированию по антенно-фидерным устройствам. Часть II". Под ред. Д.И. Воскресенского, 2010 г.
3. "Расчет и конструирование вращающихся сочленений. Пособие к курсовому проектированию". Под ред. Б.Я. Мякишева. МАИ, 2012 г.
4. "Антенны и устройства СВЧ". Под ред. Д.И. Воскресенского. МАИ, 2009 г.