Применение и устройство зеркальных параболических антенн, их преимущества и недостатки. Выбор геометрических размеров рупорного облучателя и зеркала. Построение диаграммы направленности антенны. Расчет фидерного тракта, вращающихся сочленений и узлов.
Аннотация к работе
Зеркальные параболические антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и других системах СВЧ диапазона. Зеркальная параболическая антенна состоит из облучателя и отражающего металлического или металлизированного зеркала. Они нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительной простоте конструкции, надежности работы, хорошим диапазонным свойствам, способности формировать различные ДН, возможности многофункциональной работы при выборе соответствующего облучателя и ряде других полезных свойств.Размеры поперечного сечения прямоугольного волновода a и b: Размеры раскрыва рупора в плоскостях Е и Н: Длина волновода от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн.В плоскости Н: В плоскости Е: Диаграммы направленности рупорного облучателя в плоскостях Е и Н практически совпадают, но так как в плоскости Е диаграмма направленности рупора шире чем в плоскости Н, то расчет амплитудного распределения поля вдоль раскрыва антенны будем производить, используя формулу для диаграммы направленности облучателя в плоскости Е. амплитудное распределение поля в раскрыве зеркала в зависимости от диаграммы направленности рупорного облучателя имеет вид: Где - диаграмма направленности облучателяДля определения геометрических размеров и ДН зеркала будем пользоваться аппроксимирующей функцией и табличными данными.Формула для расчета диаграммы направленности: , где После подстановки получаем: Рис. Диаграмма направленности зеркальной антенны для ?0Рассчитаем предельную мощность, пропускаемую волноводом с волной H10: Что больше значительно меньшей заданной мощности передатчика (в импульсном режиме 0.7 КВТ, соответственно в непрерывном 0.07 КВТ) Осевая симметрия поля, необходимая для сохранения постоянства передачи электромагнитной энергии при вращении подвижной части волноводного тракта относительно неподвижного, имеется в круглых волноводах с симметричными волнами типа Е01 и Н01. Изза сложности возбуждения волны Н01 в круглом волноводе в чистом виде (одновременно возбуждаются волны типа Н11, Е01, Н21,Е11) использование вращающихся сочленений на основе данного типа волны не получило широкого практического применения. Диаметр основного круглого волновода сочленения D определяется из условия распространения волны Е01 (D>0,76?) и затухания высших типов волн (D<0,97?), т.е. Проверка круглого волновода на максимальную пропускаемую мощность не производится, так как в прямоугольном волноводе с волной Н10 электрический пробой наступает быстрее, чем пробой в круглом волноводе при любом типе волны.Коэффициент полезного действия антенны (КПД): Так как диаграмма направленности рупорного облучателя симметрична относительно оси антенны и может быть аппроксимирована функцией cosn(y), при n=1, то коэффициент полезного действия антенны равен: h=??cos2n 1(y0) h = 0,939 Коэффициент усиления антенны (КУ): КУ (G) антенны показывает во сколько раз необходимо увеличить подводимую мощность при переходе от направленной антенны к абсолютно ненаправленной антенне, чтобы получить то же значение напряженности поля в точке приема. Коэффициент усиления зеркальной антенны равен: S = PR2 - площадь раскрыва. n - коэффициент использования поверхности (КИП) зеркальной антенны, который полностью определяется характером амплитудного распределения поля в раскрыве зеркала. h - коэффициент полезного действия антенны. g = n*h???эффективность зеркальной антенны.Рассчитанная антенна конструктивно выполняется в виде металлического зеркала с установленным в фокусе рупорным облучателем. Так как антенна должна обеспечивать сектор механического сканирования от-1800 до 1800 в горизонтальной плоскости, то в фидерном тракте, питающем антенну, предусмотрено вращающееся сочленение. Чтобы защитить антенну от влажности, коррозии, снега, обледенения и сильного ветра предлагается покрасить антенну в серый цвет лакокрасочным покрытием ОСТ4Г00114.202, ГОСТ 9.104-79.
План
Содержание
Введение
1. Выбор геометрических размеров рупорного облучателя
2. Расчет ДН облучателя в плоскостях Е и Н
3. Определение геометрических размеров зеркала
4. Построение ДН зеркальной антенны
5. Расчет фидерного тракта, вращающихся сочленений и узлов
6. Расчет КПД, КУ, КНД антенны
Выводы
Список используемой литературы
Введение
Зеркальные параболические антенны широко применяются в радиостанциях различного назначения - радиолокационных, навигационных, радиорелейных и других системах СВЧ диапазона.
Зеркальная параболическая антенна состоит из облучателя и отражающего металлического или металлизированного зеркала. Облучатель располагается в центре зеркала и представляет собой слабонаправленный излучатель. Отражающее зеркало выполняется в виде параболоида вращения, параболического цилиндра, сферы или может иметь специальный профиль, обеспечивающий необходимую ДН.
Они нашли широкое применение благодаря следующим свойствам: сравнительной простоте конструкции, надежности работы, хорошим диапазонным свойствам, способности формировать различные ДН, возможности многофункциональной работы при выборе соответствующего облучателя и ряде других полезных свойств.
Однако, у зеркальных антенн есть несколько существенных недостатков: громоздкие и тяжелые механизмы вращения, ограниченная скорость управления ДН, трудно поддающийся ослаблению УБЛ, обратная реакция зеркала на облучатель и затенение облучателем поля.
В современных конструкциях принимаются меры для ослабления указанных недостатков: используются более легкие материалы конструкции, зеркала специальных форм.
В своей курсовой работе я рассчитывал пирамидальный рупорный облучатель. Такой рупор на конце волновода позволяет получить пространственную ДН, сравнительно симметричную относительно оси зеркала. Такой облучатель имеет более узкую ДН, чем волноводный, и поэтому может применяться в случаях более длиннофокусных параболоидов. Рупорный облучатель имеет значительно меньшее излучение в обратном направлении, чем волноводный.
Вывод
В курсовом проекте разрабатывается зеркальная параболическая антенна с рупорным облучателем.
Рассчитанная антенна конструктивно выполняется в виде металлического зеркала с установленным в фокусе рупорным облучателем. Питание антенны осуществляется прямоугольным волноводом, который также служит элементом крепления облучателя в фокусе. Так как антенна должна обеспечивать сектор механического сканирования от -1800 до 1800 в горизонтальной плоскости, то в фидерном тракте, питающем антенну, предусмотрено вращающееся сочленение.
Чтобы защитить антенну от влажности, коррозии, снега, обледенения и сильного ветра предлагается покрасить антенну в серый цвет лакокрасочным покрытием ОСТ4Г00114.202, ГОСТ 9.104-79. Метод нанесения - распыление. Крепление антенны предлагается выполнить из стали и покрасить в серый цвет. Облучатель закрывается тонким диэлектрическим колпаком, прозрачным для волны, но предохраняющим от вредного воздействия окружающей среды.
Местом установки такой антенны является самолет.
Список литературы
1) «Расчет антенн СВЧ». Пособие по курсовому проектированию по антенно-фидерным устройствам. Часть 2. Под редакцией Д.И. Воскресенского, 1973 г.-126с., ил.
2) «Антенны и устройства СВЧ». Д.И. Воскресенский, В.Л. Гостюхин, В.М. Максимов, Л.И. Пономарев. М.: Изд-во МАИ, 1999 г.-528с., ил.
3) «Расчет и конструирование вращающихся сочленений». Пособие для курсового проектирования по курсу «Антенно-фидерные устройства» под ред. Б.Я. Мякишева М.: Изд-во МАИ, 1962 г.-48с., ил.
4) «Антенны и устройства СВЧ». Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов. Под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Изд-во Советское радио, 1972 г.-320с., ил.
5) «Расчет антенн СВЧ». Пособие по курсовому проектированию по антенно-фидерным устройствам. Часть 1. Под редакцией Д.И. Воскресенского, 1970 г. - 207с., ил.