Расчет малошумящей параболической антенны - Курсовая работа

«АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ»Параболические антенны в последнее время находят все более широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи. Герц в своих опытах по СВЧ оптике впервые применил в качестве фокусирующего устройства параболический цилиндр. Интерес к зеркальным антеннам не ослабевает и в наши дни в связи со стремительным развитием космических радиотехнических систем и комплексов. Достаточная простота и легкость конструкции, возможность формирования самых разнообразных диаграмм направленности, высокий КПД, малая шумовая температура - вот основные достоинства, зеркальных антенн, обуславливающих их широкое применение в современных радиосистемах. В курсовой работе определение поля излучения параболической антенны производится апертурным методом, который широко применяем при проектировании зеркальных антенн.Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая первичный излучатель (или облучатель) и отражатель антенны в виде металлической поверхности (зеркало). В случае равномерно возбужденного раскрыва параболического зеркала ширина ДН приближенно определяется: где 2Q0.5 - ширина диаграммы направленности на уровне половинной мощности, рад.; Неравномерное возбуждение раскрыва зеркала приводит к некоторому расширению главного лепестка ДН, так как уменьшается эффективная площадь раскрыва. Определим длину волны излучаемого (принимаемого) антенной радиосигнала: По известным значениям ширины ДН в плоскости H и E найдем радиус раскрыва зеркала. С другой стороны, увеличение этого отношения также приводит к уменьшению КНД в связи с более сильным отклонением закона распределения возбуждения от равномерного (рисунок 2); оптимальное значение Ro¤fo определяется по аппроксимированной нормированной ДН облучателя (аппроксимация функцией вида , где n определяет степень вытянутости ДН облучателя)., где u=0.25, a1=1- cosn 1Y0=0.971.

.Расчет сводится к определению геометрических размеров облучателя, при которых уменьшение амплитуды поля на краю раскрыва зеркала происходит до одной трети амплитуды поля в центре раскрыва, и диаграммы направленности облучателя. Конструкция полуволнового вибратора с контррефлектором в виде стержня представлена на рисунке 5. Диаграммы направленности полуволнового вибратора с контррефлектором в виде стержня рассчитываются по формулам: В плоскости EРасчет распределения поля в апертуре зеркала осуществляется по следующим формулам: ; , где - ДН облучателя; - угол раскрыва; - текущий угол.Инженерный расчет пространственной ДН параболической антенны часто сводится к определению ДН идеально круглой синфазной площадки с неравномерным распределением напряженности возбуждающего поля. В данном случае распределение напряженности поля в основном определяется ДН облучателя в соответствующей плоскости. Выражение для нормированной ДН зеркальной параболической антенны при этом имеет вид: Где J1 и J2 - цилиндрические функции Бесселя первого и второго порядка; коэффициент, показывающий во сколько раз амплитуда возбуждающего поля на краю раскрыва меньше амплитуды в центре раскрыва, в соответствующей плоскости с учетом различий расстояний от облучателя до центра зеркала и до края зеркала;Зеркальные антенны имеют наибольший КНД при синфазном возбуждении раскрыва (плоский фазовый фронт волны). Параболический профиль зеркала обеспечивает одинаковые длины электрических путей от облучателя, установленного в фокусе параболоида вращения, до каждой точки плоскости раскрыва (свойство параболы).С целью уменьшения веса и ветровых нагрузок поверхность зеркала часто выполняется перфорированной или сетчатой. Возьмем за основу сетчатую поверхность зеркала.Неточность изготовления зеркала вызывает несинфазность поля в раскрыве. Наибольшее отклонение от идеальной поверхности в направлении r обозначим через Dr. Путь луча, отраженного от неровности в месте наибольшего отклонения от r изменяется при этом на величину Dr Dr ? COSY, а соответствующий сдвиг фаз составит величину Dj=b?Dr?(1 COSY), и он не должен превышать величину p/4, отсюда получаем: , . Здесь наибольшее отклонение от идеальной поверхности не должно превосходить величины l/16, у кромки параболоида требования к точности получаются наименьшими. Точность установки облучателя также определяется нормами на наибольшие допустимые фазовые искажения поля в раскрыве.Для сопоставления из графиков пространственных ДН параболической антенны (рисунки 9, 10) определим уровень боковых лепестков: для плоскости Н: , Сравнивая полученное значение УБЛ с исходными данными из задания, определим погрешность: . Также, из графиков пространственных ДН (рисунок 9, 10) определим ширину диаграммы направленности: Для плоскости Н: Для плоскости Е: Сравним полученные данные с заданными и определим погрешность: - отклонение в плоскости Н.В данной курсовой работе была спроектирована параболическая антенна с облучателем в виде полуволнового вибратора с контррефлектором в виде стержня.

Содержание

Введение

1. Определение геометрических размеров параболического зеркала

1.1 Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта и коэффициента полезного действия

1.2 Определение диаметра раскрыва

1.3 Аппроксимация аналитического вида ДН

1.4 Оптимизация геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум. Определение угла раскрыва и фокусного расстояния

1.5 Определение шумовой температуры антенной системы

2. Расчет геометрических и электродинамических характеристик облучателя

2.1 Определение геометрических размеров облучателя

2.2 Распределение поля в апертуре зеркала

3. Расчет пространственной диаграммы направленности и определение параметров параболической антенны

4. Конструктивный расчет антенны

4.1 Расчет профиля зеркала

4.2 Выбор конструкции зеркала

4.3 Определение допусков на точность изготовления

4.4 Сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков

Вывод

Список литературы