Расчет антенного устройства и частотно избирательной системы - Курсовая работа

Министерство общего и профессионального образования Самарский Государственный Аэрокосмический Университет имени академика С.П. Пояснительная записка по дисциплине “Устройства СВЧ и антенны”Техника СВЧ, особенно широкое применение, находит в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиолокации, радиоастрономии и медицине.Для решения данного задания выберем в качестве антенны рупор, так как по заданию не требуется острая диаграмма направленности, антенна должна быть достаточно диапазонной и она должна работать в широком диапазоне частот. Для формирования круговой поляризации применим фазирующую секцию в раскрыве антенны. Рупорная антенна с круговой поляризацией (рисунок 1) состоит из следующих элементов: 1.Все расчеты рупора в данной части расчета относятся к расчету оптимального рупора, то есть фазовая ошибка в раскрыве рупора не превышает допустимой величины, и фронт волны в раскрыве считается плоским [1]. На рисунке 2 показаны основные размеры рупора в Н и Е плоскостях. Из заданного диапазона работы антенны берем минимальную рабочую частоту антенны = 8,85 ГГЦ, тем самым обеспечим максимально заданную ширину диаграммы направленности рупора в самых плохих условиях. По заданной ширине диаграммы направленности рассчитаем размеры раскрыва рупора ap и bp по формулам 1 и 2. где: - максимальная ширина диаграммы направленности на уровне 0,5 по мощности в рабочем диапазоне частот в горизонтальной плоскости; Вычислим углы раскрыва рупора по формулам 6 и 7: Коэффициент направленного действия рупора определяется по формуле 8, для оптимального пирамидального рупора коэффициент использования поверхности =0,52.Для пирамидального рупора с оптимальной фазовой ошибкой в раскрыве рупора диаграмма направленности в плоскостях Е и Н может быть приближенно рассчитана по формулам 11 и 12 [2]. Графики ДН пирамидального рупора в Н и Е плоскостях показаны на Рисунке 3 в декартовой системе координат и на Рисуноке 4 в полярной системе координат.Для обеспечения круговой поляризации в рупорную антенну помещают фазирующие секции. Поместим в раскрыв рупора фазирующую секцию. Принцип работы таких пластин основан на том, что падающее на пластины линейно поляризованное поле (например, вертикально поляризованное поле) может быть разложено на две взаимно перпендикулярные составляющие поля (Etg и En) с одинаковыми фазами и амплитудами (рисунок 6).Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода а и b рисунок 7, производится из условия распространения в волноводе только одного типа волны H10: Примем . Длина отрезка волновода L от возбуждающего штыря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающей коаксиальной линией. Длина волновода L1 от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн. Вблизи штыря кроме волны H10 возбуждается множество высших типов волн, все они оказываются в за критическом режиме и по мере движения к рупору затухают по экспоненте.В соответствии с заданием необходимо спроектировать частотно-избирательное устройство, состоящее из делителя мощности и двух фильтров. Эти параметры нужно выбирать первыми, так как они относятся не только к фильтрам, но ко всему устройству в целом. Согласно заданию делитель и фильтры должны выполняться на микрополосковых линиях. В качестве материала подложки выбираем ситалл марки СТ32-1, характеристики которого приведены в таблице 1. По данным расчета определяем контсруктивные размеры элементов фильтра, используя рисунок 10, график рисунка 11, график рисунка 13 полученные результаты сведем в таблицу 2.Частоту пропускания прототипа находим как разность центральной частоты и правой граничной частоты полосы пропускания полосового фильтра FП-f0.Моделирование и проверку расчета частотно-избирательного устройства проведем в программе Microwave Office. Как видно из графика на рисунке 12 АЧХ фильтров не соответствуют заданным.Разработанное устройство, полностью удовлетворяет требованиям технического задания.

Содержание

Введение

1. Расчет антенны

1.1 Выбор типа антенны

1.2 Расчет размеров рупора

1.3 Расчет диаграммы направленности

1.4 Расчет фазирующей секции

1.5 Расчет размеров волновода и возбуждающего устройства

2. Расчет частотно избирательного устройства

2.1 Выбор типа ЧИС и общих параметров МПЛ

2.1 Расчет полосового фильтра первого канала

2.1 Расчет полосового фильтра второго канала

2.2 Расчет основных параметров

2.3 Моделирование в программе Microwave Office

Заключение

Список использованных источников

Перечень сокращений