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

42 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

9841. Февраль 1917 года и альтернативы развития России. Большевицкие этапы революции 33.95 KB
  Февраль 1917 года и альтернативы развития России. Большевицкие этапы революции. Революцию организационно, технически не готовила ни одна партия или организация. Но она пришла во всем своем величии. Быстрая победа была неожиданной, ошеломляющей даже ...
9842. Сословная система российского общества 15-17 века 27.82 KB
  Сословная система российского общества 15-17 века. Процесс завершения образования Российского государства хронологически совпадает с образованием западноевропейских стран и приходится на время правления Ивана III (1462-1505) и Василия III (1505-1533...
9843. СССР в годы Великой отечественной войны этапы войны, решающие битвы, экономика и общество. Итоги и цены победы 43.78 KB
  СССР в годы Великой отечественной войны этапы войны, решающие битвы, экономика и общество. Итоги и цены победы. 22 июня 1941 г. Германия напала на Советский Союз без объявления войны, вместе с ней в войну вступили ее союзники: Италия, Румыния, Болга...
9844. Правление Ивана грозного: от централизации к феодальной диктатуре 37.3 KB
  Правление Ивана грозного: от централизации к феодальной диктатуре. Борьба за достижение основных стратегических целей в области внутренней и внешней политики, определившихся на рубеже XV-XVI веков, продолжалась в XVI столетии. Это столетие неразрывн...
9845. СССР в 1945-1953 гг. трудности послевоенного переустройства, ужесточение политического режима 26.22 KB
  СССР в 1945-1953 гг. трудности послевоенного переустройства, ужесточение политического режима. Война принесла огромные человеческие и материальные потери. В 1939-1945 гг. мир потерял от 55 до 75 млн. человек, т.е. в 5-7 раз больше, чем в Первую миро...
9846. Смутное время: кризис государства и общества в России в начале 17 века 33.63 KB
  Смутное время: кризис государства и общества в России в начале 17 века. XVII век является одной из наиболее сложных эпох Русской истории. Начало века - это Смутное время, которое до основания потрясло Российское государство и чуть было не привело ег...
9847. Реформы 1953-1964 гг.: первые попытки либерализации советской системы 37.18 KB
  Реформы 1953-1964 гг.: первые попытки либерализации советской системы. В сентябре 1953 г. Н.С. Хрущев был избран Первым секретарем ЦК КПСС. По какому пути могла пойти страна при новом лидере? Ответ на данный вопрос надо искать в соотношении сил в вы...
9848. Россия в новое время: складывание абсолютизма во второй половине 17 века 26.98 KB
  Россия в новое время: складывание абсолютизма во второй половине 17 века В XVII веке, начиная с Михаила Федоровича Романова (1613-1645), самодержавие активно лавировало между группировками господствующего класса, укрепляя трон и централизацию управл...
9849. ИНФОРМАЦИОННЫЕ АСПЕКТЫ УПРАВЛЕНИЯ ИНФРАСТРУКТУРОЙ И ТРУДОВЫМИ РЕСУРСАМИ РЕГИОНОВ УКРАИНЫ 137.5 KB
  Топливно-энергетический комплекс содержит группы отраслей промышленного производства, которые специализируются на добыче, обогащении, переработке и потреблении твердого минерального, жидкого и газового топлива, производстве, передаче и использовании электроэнергии, тепла.