43513

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Технические требования на проектируемую антенну номер канала дБ коэффициент усиления бортовой передающей антенны дБВт уровень мощности на входе малошумящего приемного устройства м протяженность радиолинии ИСЗ Земля модуль характеризующий потери в атмосфере Земли. С тех пор двойные зеркальные телескопы носят название телескопов Кассегрена и это название было распространено на антенны с аналогичным принципом конструкции зеркал. Антенны Кассегрена в настоящее время являются широко...

Русский

2013-11-05

264.5 KB

41 чел.

PAGE  1

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ ПО ДИСЦИПЛИНЕ

РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И

АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

ВАРИАНТ 50

1. Задание на курсовой проект

Спутник находится на геостационарной орбите и используется как ретранслятор для телевизионного вещания. Спроектировать приемную антенну в сантиметровом диапазоне радиоволн.                                

2. Технические требования на проектируемую антенну

-   номер канала,

дБ   -   коэффициент усиления бортовой передающей антенны,

дБВт   -   уровень мощности на входе малошумящего приемного устройства,

м   -   протяженность радиолинии ИСЗ - Земля,  

-   модуль, характеризующий потери в атмосфере Земли.

3. Общая характеристика схем построения антенн Кассегрена

и сравнение с другими типами антенн

   Радиоантенна Кассегрена является системой двойных отражающих зеркал, принцип действия которых заимствован у оптического телескопа Кассегрена. Первоначальная конструкция такого телескопа была изобретена в 1672 г. французским астрономом Лоуреном Кассегреном, который работал над усовершенствованием классического телескопа Ньютона. С тех пор двойные зеркальные телескопы носят название телескопов Кассегрена, и это название было распространено на антенны с аналогичным принципом конструкции зеркал. Антенны Кассегрена в настоящее время являются широко распространённым типом антенн для систем связи миллиметрового диапазона волн. Благодаря высокому коэффициенту усиления и очень узкой диаграмме направленности, антенны Кассегрена в основном используются для систем беспроводной связи типа "точка-точка". Антенны Кассегрена также применяются для радаров и систем спутниковой связи. Популярность антенн Кассегрена основана на экономическом расчёте, по которому при диаметре основного зеркала (рефлектора) более чем 100 длин волн, антенны Кассегрена экономически более выгодны в производстве, чем многие другие типы антенн. Конструкция антенны Кассегрена включает в себя основное параболическое зеркало и гиперболическое вспомогательное зеркало. Один из двойных фокусов гиперболы расположен в фокусе всей системы и расположен в центре излучателя, другой фокус - в фокусе параболы. Важным преимуществом антенн Кассегрена является небольшие размеры и значительные допуски по размещению излучателя, что способствует появлению разнообразных конструкций антенн [1].

Основными достоинствами осесимметричных двухзеркальных антенн типа антенны Кассегрена по сравнению с однозеркальными являются:

1). Улучшение электрических характеристик, в частности повышение КИП раскрыва антенны, так как наличие второго зеркала облегчает оптимизацию распределения амплитуд по поверхности основного зеркала.

2). Конструктивные удобства, в частности упрощение подводки системы фидерного питания к облучателю.

3). Уменьшение длины волноводных трактов между приемопередающим устройством и облучателем, например, путем размещения приемного устройства вблизи вершины основного зеркала.

МГц   -   несущая частота передаваемого сигнала,

Вт   -   мощность передатчика,

4. Расчет и проектирование антенны и фидерного тракта

1. Исходя из энергетики радиолинии определяем коэффициента усиления приемной антенны.

Мощность сигнала на входе наземного приемника равна:

P2   =

Где коэффициенты полезного действия фидеров на передаче и приеме можно положить равными единице:

Определяем среднюю рабочую

длину волны и волновое число:

Находим мощность сигнала на входе приемника и коэффициент усиления антенны передатчика выраженные через соответствующие уровни в дБ:                                               

Где

Вт  -  абсолютный уровень мощности для её выражения в дБВт.     

Из соотношения (1) определяем требуемую величину коэффициента усиления приемной антенны:  

Поскольку требуемая величина коэффициента усиления приемной антенны больше к единицы, то отсюда можно сделать вывод - приемная антенна должна быть направленной (G2 > 1). Далее выбираем с запасом .

2. Определяем основные конструктивные размеры антенны Кассегрена:

Рис.1. Основные конструктивные размеры антенны Кассегрена.

Диаметр большого зеркала определяется выражением:

G2   =

Где принимаем величину коэффициента использования поверхности раскрыва:

Площадь раскрыва

зеркала равна:

=

Откуда находим диаметр большого зеркала:

Выбираем фокусное расстояние большого параболического зеркала:

Находим соответствующую апертуру параболического зеркала:

град

Выбираем апертуру гиперболического зеркала:

град

Вычисляем необходимые параметры антенны:

град

3. Профиль большого параболического зеркала определяется в декартовых координатах формулой:

=

Максимальная по

модулю величина y равна:

Строим профиль большого параболического зеркала в декартовых координатах (размерность [x] = [y] = м):

Рис.2. Профиль большого параболического зеркала.

4. Расчет параметров облучателя - размеров, диаграммы направленности и входного сопротивления.

Волновод фидера круглого сечения, как правило, работает на основной волне Н11. Для этого размер (радиус Ro) его поперечного сечения выбирается из условий [9, стр.22]:

Ro  >

Ro  <

где l - длина волны, распространяющейся по волноводу.

Выбираем радиус круглого волновода - фидера:

Значение корня соответствующей функции Бесселя [9, стр.252]:

=  0

Находим критическую длину волны для рассматриваемого волновода [9, стр.252]:

Определяем длину основной

волны Н11 в волноводе [9, стр.234]:

Характеристическое сопротивление вакуума равно:

Определяем входное сопротивление

рассчитываемого волновода [9, стр.234]:

Для построения диаграмм направленности записываем выражения функции Бесселя порядка n = 1 и ее производной в среде программирования mathcad:

Диаграмма направленности облучателя (открытого конца круглого волновода) в горизонтальной плоскости определяется выражением из методических указаний (в плоскости H):

Диаграмма направленности облучателя в вертикальной плоскости определяется соответственно выражением (в плоскости Е):

По приведенным формулам рассчитываем диаграмму направленности облучателя (расчеты в mathcad):

Рис.3. Диаграмма направленности облучателя в горизонтальной плоскости.

Рис.4. Диаграмма направленности облучателя в вертикальной плоскости.

5. Определение диаграммы направленности антенны.

Вспомогательные формулы для построения диаграммы направленности антенны:

Нормированная диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости определяется выражением из методических указаний (в плоскости H):

Нормированная диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости определяется соответственно выражением (в плоскости Е):

Полная нормированная диаграмма направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости определяется следующим выражением:

По приведенным формулам рассчитываем диаграмму направленности антенны (расчеты с помощью mathcad):

Рис.5. Диаграмма направленности антенны.

6. Эскиз антенны с указанием условных обозначений.

Эскиз антенны имеет следующий вид:

Рис.6. Эскиз проектируемой антенны.

Строим дополнительный эскиз антенны с указанием (выделением) ее фокусов и названий элементов:

Рис.7. Эскиз проектируемой антенны с указанием ее фокусов и названий основных элементов.

Основные размеры антенны:

ЛИТЕРАТУРА

1. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. М., "Связь", 1977.

2. Методические указания по дисциплине: "Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства". Для студентов 4 курса (специальность 23.07). Составители: Седов В.М., Волков В.Г. М., "Информсвязьиздат", 1991.

3. Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. М., "Радио и связь", 1981.

4. Черенкова Е.Л., Чернышев О.В. Распространение радиоволн. М., "Радио и связь", 1984.

5. Жук М.С., Молчанов Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. М., "Энергия", 1966.

6. Айзенберг Г.З. Антенны УКВ. М., "Связьиздат", 1957.

7. Дорохов А.П. Расчет и конструирование антенно-фидерных устройств. Харьков, изд. Харьковского университета, 1960.

8. Козырев Н.Д. Антенны космической связи. М., "Радио и связь", 1990.

9. Фальковский О.И. Техническая электродинамика. - М.: "Связь", 1978.

10. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. / В двух частях. Часть 1. - М.: "Связь", 1977.

11. Ротхаммель К. Антенны: Пер. с нем. - М.: Энергия, 1979.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

72374. Социология: Учебное пособие 2.02 MB
  В них рассматриваются наиболее значимые с точки зрения жизни современного общества проблемы: особенности социальной жизни и ее базисные элементы общество как социальная и социетальная система социальная структура общества и ее изменения культура личность и ее различные теории семья...
72375. Этическая и психологическая культура на предприятии питания: учебно-методический комплекс 431.5 KB
  Задачи дисциплины сформировать основные направления менеджмента в индустрии гостеприимства определить пути повышения культуры и качества обслуживания в гостиничном и ресторанном бизнесе и эффективности деятельности предприятий изучить методы и средства интенсификации труда...
72377. ПРОГРАММИРОВАНИЕ: МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ 5.58 MB
  Самостоятельная работа студента объемом 116 ч. (очное обучение), 187 ч. (очно-зоачное обучение), 230 ч. (заочное обучение) и 236 ч. (заочное сокращенное обучение) выполняется в соответствии с методическими указаниями с целью закрепления и усвоения навыков объектно-ориентированного...
72378. ОСНОВЫ ПОЛИТОЛОГИИ 659.5 KB
  Эти знания должны способствовать формированию политической культуры воспитанию политически грамотных людей способных рационально и критически оценивать политические феномены делать осознанный политический выбор быстро ориентироваться в стремительно меняющейся...
72381. Работа с базами данных 63 KB
  Изучить пользовательские форматы данных. Научиться использовать средство Условное форматирование для выделения диапазона данных. Освоить способы сокрытия и защиты данных.
72382. Знакомство с Еxcel, Настройка новой рабочей книги 50 KB
  Цель работы: ознакомиться с Ленточным интерфейсом табличного процессора EXCEL. Изучить организацию данных, систему адресации и организацию работы с ячейками в EXCEL. Ознакомиться с основными форматами ячеек. Освоить основные приемы и типовые технологические операции при работе с данными.