Розрахунок діелектричної лінзової антени - Курсовая работа

Лінза являє собою радіопрозоре тіло з певною формою поверхні, що має коефіцієнт заломлення, який відрізняється від одиниці. Лінза в антені призначена для трансформування відповідним чином фронту хвилі, що утворюється опромінювачем. Однак на практиці лінзові антени як і оптичні лінзи застосовуються, головним чином, для перетворення розбіжного пучка променів в паралельний, тобто для перетворення криволінійної (сферичної чи циліндричної) хвильової поверхні в плоску (рисунок 1). Будь - яка лінзова антена складається з двох основних частин: опромінювача і лінзи. Важливо, щоб якомога більша частина енергії випромінювання потрапила на лінзу, а не розсіювалась в різних напрямках і щоб біля поверхні лінзи, спрямованої до опромінювача, фронт хвилі був близький до сферичного або циліндричного.Ширина діаграми спрямованості в Е - площині =9? і в Н - площині =8?. Потужність яка підводиться до антени дорівнює 20 Вт. 1.1 Вибір діелектрика для лінзи виходячи з заданого коефіцієнта стоячої хвилі Вибираємо діелектрик для лінзи виходячи з заданого коефіцієнта стоячої хвилі[7].Робочою частотою беремо середню частоту, тоді: FMAX = 10,5 ГГЦ, FC = 11 ГГЦ, FMIN = 11,5 ГГЦ.Розміри діелектричної лінзи визначаються за формулами в даному випадку визначаємо розмір лінзи при заданому куті розкриву діаграми спрямованості по половині потужності від максимальної [4] в Е - площині , в H - площині , Для полегшення конструкторських розрахунків та для спрощення виготовлення антени округлимо значення розмірів лінзи, отримаємо: , . Фокусну відстань вибираємо з умовиТовщина незонованої лінзової антени визначається за формулою[3] де L - більше значення розміру лінзи;ККД діелектричної лінзової антени визначається за формулою де t - товщина лінзи;Коефіцієнт спрямованої дії антени визначається за формулоюРозрахуємо технічні допуски в конструкції лінзової антени: а) на зміщення опромінювача з фокусу в сторону від осіВ якості опромінювача для лінз використовуються рупорні антени.Вибір розмірів поперечного перерізу хвилеводу а і b виконується з умови поширення в хвилеводі лише основного типу хвилі Н10 [1] Відповідно до виразу вибираємо хвилевід Довжина відрізку хвилеводу l1 від збуджуючого штиря до закорочуючої стінки вибирається із умови узгодження з коаксіальною лінією, що живить зонд. Довжина хвилеводу l2 від збуджуючого пристрою до горловини рупора вибирається з умови фільтрації вищих типів хвиль.Розміри розкриву рупора вибирають по необхідній ширині діаграми спрямованості у відповідній площині. Оскільки даний рупор використовується не як самостійна антена, а в якості опромінювача діелектричної лінзи то розміри розкриву обираються з відповідних розмірів лінзи.Враховуючи потужність сигналу живлення (20Вт), найбільш раціональним буде використати як лінію живлення - коаксіальний кабель. Ідея коаксіально-хвилеводного переходу полягає у використанні штиря, що випромінює хвилю Н10 і розташованого в певній точці широкої стінки хвилеводу. Активна складова штиря в основному визначається опором випромінювання штиря і повинна дорівнювати хвильовому опору коаксіального кабеля. При наявності відбитої хвилі у хвилеводі (може виникати при відбитті хвилі від тіньової частини прискорювальної лінзи) опір штиря трохи змінюється. Спеціально підбираючи довжину штиря l і відстань від штиря до закорочуючої стінки l1, можна забезпечити необхідне узгодження антени із коаксіальним хвилеводом.Максимальна фазова помилка в розкриві рупора повинна задовольняти умовам [1] в площині Н ,31 в площині Е: .32 Використання діелектричної лінзи в розкриві рупора покращує характеристики антени, тому можливе зменшення довжини рупора.Як відомо діаграма спрямованості - залежність інтенсивності електромагнітного поля, що випромінює антена в дальній зоні від кутів і при одній і тій самій відстані від точки спостереження до початку координат. На рисунку 6 показано профіль діелектричної лінзи, QE - кут між віссю антени і напрямком в точку спостереження. Визначимо ширину головної пелюстки ДС (рисунок 7): Рівень бокової пелюстки складає 0,21. Визначимо ширину головної пелюстки ДС(рисунок 8): Рівень бокової пелюстки складає 0,215. Визначимо ширину головної пелюстки ДС(рисунок 9): Рівень бокової пелюстки складає 0,216.Коефіцієнт спрямованої дії антени(КСД) - відношення квадрата напруженості поля, створюваного антеною в заданому напрямку, до середнього значення квадрата напруженості поля в усіх напрямках. Коефіцієнт підсилення антени - відношення потужності на вході еталонної антени до потужності що підводиться до входу розглянутої антени, за умови, що обидві антени створюють у даному напрямку на однаковій відстані рівні значення напруженості поля або такої ж щільності потоку потужності.Необхідні залежності визначимо за формулами (4) ,(5) в Е - площині , в H - площині .В ході виконання курсової роботи було виконано розрахунок діелектричної лінзової антени. Дана антена має досить просту конструкцію яка при виготовлені не вимагає надточних виконань розмірів окремих елементів та їх зєднань. В таблиці 3 п

Зміст

Анотація

Перелік скорочень

Вступ

1. Електричний розрахунок антени

1.1 Вибір діелектрика для лінзи

1.2 Розрахунок робочої частоти

1.3 Визначення розмірів лінзи в градусах

1.4 Визначенння фокусної відстані лінзи

1.5 Визначення товщини незонованої лінзи

1.6 Обчислення коефіцієнта корисної дії (ККД) діелектричної лінзової антени

1.7 Визначення коефіцієнта спрямованої дії антени

1.8 Розрахунок технічних допусків в конструкції лінзової антени

2. Електричний розрахунок опромінювача діелектричної лінзи

2.1 Вибір розмірів хвилеводу

2.2 Вибір розмірів рупора

2.3 Розрахунок збуджуючого пристрою

2.4 Діапазонність рупорного опромінювача

3. Розрахунок діаграми спрямованості

4. Залежність коефіцієнта спрямованої дії антени та коефіцієнта підсилення від довжини хвилі

5. Залежність ширини променя від довжини хвилі

Висновки

Перелік посилань

Анотація