Определение шумовой температуры фидерного тракта. Угол раскрыва и фокусное расстояние зеркальной антенны. Диаграммы направленности облучателя, распределение поля в апертуре зеркала. Сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков.
Аннотация к работе
Параболические антенны в последнее время находят все более широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи. 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 качестве фидера будет использован прямоугольный волновод.Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая первичный излучатель и отражатель антенны в виде металлической поверхности. 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. Исходя из исходных данных о ширине диаграммы направленности в обеих плоскостях, можно определить диаметр раскрыва dp = 2 ? R0, причем, из полученных двух значений диаметра следует выбрать наибольшее. Оптимальное значение Ro/fo определяется по аппроксимированной нормированной ДН облучателя (аппроксимация функцией вида F(Q)=cosn/2(Q), где n определяет степень вытянутости ДН облучателя).Фазовый центр вибратора с контррефлектором в виде диска лежит между вибратором и контррефлектором несколько ближе к последнему. Обычно контррефлекторы выполняются в виде дисков диаметром 2d = (0.7 ... 0.8)?, при этом ДН имеет форму, близкую к диаграмме с осевой симметрией. Расстояние между вибратором и контррефлектором выбирается близким к четверти длины волны, а длина вибратора - к половине длины волны (2l ? ?/2).Расчет распределения поля в апертуре зеркала осуществляется по следующим формулам: где F0(Y) - диаграмма направленности облучателя, Y0 - угол раскрыва, Y - текущий угол.Инженерный расчет пространственной диаграммы направленности ДН параболической антенны часто сводится к определению ДН идеальной круглой синфазной площадки с неравномерным распределением напряженности возбуждающего поля. В данном случае распределение напряженности возбуждающего поля в основном определяется ДН облучателя в соответствующей плоскости. Выражение для нормированной ДН зеркальной параболической антенны при этом имеет вид: , где J1, 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). В полярной системе координат парабола описывается уравнениемС целью уменьшения веса и ветровых нагрузок поверхность зеркала часто выполняется перфорированной, или сетчатой При такой конструкции зеркала часть энергии просачивается сквозь него, образую нежелательное излучение.Неточность изготовления зеркала вызывает несинфазность поля в раскрыве. Наибольшее отклонение от идеальной поверхности в направлении r обозначим через ?r. 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 (т.е. Точность установки облучателя также определяется нормами на наибольшие допустимые фазовые искажения поля в раскрыве.По графику, изображенному на рисунке 8, найдем ширину ДН на уровне половинной мощности: 2QH0.5 = 44 мрад, что меньше заданного значения 2QH0.5 = 49 мрад на 10,2% и 2QE0.5=48 меньше значения 2QE0.5 = 54 мрад на 11,1%. Для увеличения ширины ДН необходимо уменьшить радиус параболоида. По графику определим ширину 2QH0.5 = 49 мрад, равно значению 2QH0.5 = 49 мрад и 2QE0.5 = 54 равное заданному значением 2QE0.5 = 54 мрад.В данной курсовой работе была спроектирована зеркальная параболическая антенна с облучателем в виде конического рупора. При расчете геометрических и электродинамических характеристик облучателя и параболоида исходные данные немного отклоняются от вычисленных значений: отклонение ширины ДН на уровне половинной мощности в плоскости E составляет 18,5%, а в плоскости H - 10,2%.
План
Содержание
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОБЛУЧАТЕЛЯ И ПАРАБОЛОИДА
1.1 Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта
1.2 Определение диаметра раскрыва
1.3 Аппроксимация аналитического вида ДН облучателя функцией вида cosn/2
1.4 Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны
2. РАСЧЕТ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ И ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОЛЯ
2.1 Диаграммы направленности облучателя
2.1 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
5. СОПОСТАВЛЕНИЕ РАСЧЕТНОГО И ЗАДАННОГО УРОВНЯ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ, ВЫРАБОТКА РЕКОМЕНДАЦИИ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СООТВЕТСТВИЯ ЭТИХ УРОВНЕЙ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Вывод
В данной курсовой работе была спроектирована зеркальная параболическая антенна с облучателем в виде конического рупора. При расчете геометрических и электродинамических характеристик облучателя и параболоида исходные данные немного отклоняются от вычисленных значений: отклонение ширины ДН на уровне половинной мощности в плоскости E составляет 18,5%, а в плоскости H - 10,2%. Причиной этому явилась идеализация устройства (использовалась идеальная модель), использование аппроксимации при вычислениях. В реальных системах необходимо учитывать воздействие многих посторонних факторов, влияние которых может существенно повлиять на результат расчетов.
Однако внесение некоторых преобразований (уменьшение радиуса параболоида до м) позволяет прийти к компромиссу. При этом значении отклонения ширины ДН на уровне половинной мощности в плоскостях H и E отсутствуют.
Список литературы
1. Гончаров В.Л. Методические указания и задание к выполнению курсовой работе. Алматы: АИЭС - 2007
2. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных решеток/ Под ред. проф. Д.И. Воскресенского. - М.: Советское радио, 1994.
3. Кочержевский Г.М., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства. - М.: Радио и связь, 1989.
4. Регламент радиосвязи. Т.1. - М.: Радио и связь, 1995.
5. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. - М.: Высшая школа, 1988.
6. Спутниковая связь и вещание/ Под ред. Кантора Л.А. - М.: Радио и связь, 1987.
7. Хмель В.Ф., Чаплин А.Ф., Шумлянский И.И. Антенны и устройства СВЧ. - Киев: Вища школа, 1990.