Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена

Расчет параболических зеркальных антенн. Расчет диаметров зеркал, фокусных расстояний и профилей зеркал. Расчет облучателя. Расчет характеристик антенны. Выбор схемы и расчет поляризатора. Выбор размеров волновода. Расчет возбуждающего устройства.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство общего и профессионального образования Российской Федерации
Томский Государственный Университет Систем Управления и Радиоэлектроники
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники
Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине:
Курсовой проект 17 с., 8 рис., 8 источников.
ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ, ОБЛУЧАТЕЛЬ, КРУГОВАЯ ПОЛЯРИЗАЦИЯ, КОЭФФИЦИЕНТ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ПОВЕРХНОСТИ, УРОВЕНЬ БОКОВЫХ ЛЕПЕСТКОВ.
Целью данной работы является освоение методов расчета параболических зеркальных антенн и определение их основных характеристик.
Курсовой проект выполнен в редакторе Microsoft Word XP, все расчеты и построения графиков выполнены с помощью программы Mathcad 2001 Professional.
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧиКР)
на курсовое проектирование по дисциплине «Устройства СВЧ и антенны»
студенту___________________________________________________ , группа__________
Тема проекта: Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена.
Срок сдачи проекта: _______________________
Диапазон частот - от 5,7 ГГц до 6,3 ГГц
Коэффициент эллиптичности - не хуже 0,95
Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терешин О.Н. Антенны УКВ. - М.: Связь, 1971. В 2-х частях.
Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование линзовых, сканирующих, широкодиапазонных антенн и фидерных устройств. - М.: Энергия, 1973. - 440 с.
Зузенко В.А., Кислов А.Г., Цыган Н.Я. Расчет и проектирование антенн. - Л.: ЛВИКА, 1969.
Покрас А.М., Сомов А.М., Цуриков Г.Г. Антенны земных станций спутниковой связи.- М.: Радио и связь, 1985. - 228 с.
Ямпольский В.Г., Фролов О.П. Антенны и ЭМС. - М.: Радио и связь, 1983. - 272 с.
Возможные применения данного типа антенн.
Расчет конструктивных размеров и электрических характеристик облучателя ( ДН, поляризация, фазовый центр). Схема возбуждения. Аппроксимация ДН.
Расчет профилей большого и малого зеркал
Расчет характеристик антенны ( ДН, КНД, КИПа, УБЛ, Кэ ) на крайних частотах диапазона
Расчет допусков на изготовление зеркал и установку облучателя
Конструкция облучателя с размерами.
Графики расчетных характеристик облучателя и антенны.
Дата выдачи задания:_____________________
профессор кафедры СВЧиКР __________________________
СТУДЕНТ: ___________________________________________________
2.4.2 Расчет возбуждающего устройства
В последнее десятилетие в областях космической и радиорелейной связи, радиоастрономии и других широкое распространение получили двухзеркальные антенны.
Основными достоинствами осесимметричных двухзеркальных антенн по сравнению с однозеркальными являются:
Улучшение электрических характеристик, в частности повышение коэффициента использования поверхности раскрыва антенны, так как наличие второго зеркала облегчает оптимизацию распределения амплитуд по поверхности основного зеркала.
Конструктивные удобства, в частности упрощение подводки системы фидерного питания к излучателю.
Уменьшение длины волноводных трактов между приемо-передающим устройством и облучателем, например, путем размещения приемного устройства, вблизи вершины основного зеркала.
Принцип действия двухзеркальных антенн заключается в преобразовании сферического волнового фронта электромагнитной волны, излучаемой источником, в плоский волновой фронт в раскрыве антенны в результате последовательного переотрожения от двух зеркал: вспомогательного и основного с соответствующими профилями.
В классических схемах Кассегрена используется следующее геометрооптическое свойство отражения сферической волны от поверхностей второго порядка: сферическая волна, излучаемая источником с фазовым центром, совпадающим с одним из фокусов произвольной поверхности второго порядка, в результате переотражения от нее преобразуется снова в сферическую волну, но с фазовым центром, совпадающим с другим фокусом.
Схема Кассегрена предложена в 1672 г. для построения оптических телескопов.
Эта схема может быть взята за основу при построении антенных устройств в диапазоне СВЧ при достаточно большом отношении диаметра раскрыва антенны к длине волны.
Антенны Кассегрена широко используются в области радиорелейной и космической связи, в радиоастрономии, радиоуправлении, радиолокации и т.д.
Для космической связи обычно строят антенны больших размеров с диаметром большого зеркала в 20-30 м и более. На тропосферных линиях связи применяются антенны сдиаметром раскрыва 7-18 м. В области радиорелейной связи применяются антенны с диаметром раскрыва от 0,5 до 5 м.
В данной работе необходимо рассчитать двухзеркальную параболическую антенну круговой поляризации по схеме Кассегрена.
В литературе приводится следующее приблеженное соотношение для оптимального выбора диаметра гиперболоида:
K-отношение диаметра эффективного раскрыва облучателя к диаметру затенения (близка к 1 и уменьшается при большом числе облучателей);
Угол раскрыва ? ? ?определяется по формуле
Профиль параболы определяется в полярных координатах зависимостью
Вид параболоида и вспомогательного зеркала показан на рисунке 1.
Рис.1- Профиль большого и малого зеркала
Воспользовшись понятием об эквивалентном параболоиде найдем его фокус и угол раскрыва:
Диаграмма направленности в разных плоскостях приведена на рисунке 3.
Так как ширина диаграммы направленности для разных плоскостей отличается незначительно, то будем производить расчет только для одной плоскости.
Рис. 3- Диаграмма направленности рупорной антенны
Коэффициент направленного действия рупора ориентировочно определяется:
Для обеспечения круговой поляризации в рупорную антенну помещают фазирующие секции. Поместим в раскрыв рупора фазирующую секцию(рис.4). Такая фазирующая секция состоит из наклоненных под углом 45 градусов параллельных металлических пластин, расположенных в раскрыве рупора. Принцип работы таких пластин основан на том, что падающее на пластины линейно поляризованное поле (например, вертикально поляризованное поле) может быть разложено на две взаимно перпендикулярные составляющие поля (Etg и En) с одинаковыми фазами и амплитудами(рис.5). Тонкие металлические пластинки влияют на скорость распространения только той составляющей поля, электрический вектор которой параллелен пластинам (т.е. Etg).
Выбирая расстояние между пластинами a и их ширину l , можно получить необходимый сдвиг фаз между составляющими поля.
Расстояние между пластинами выбирается из следующего неравенства:
Возьмем x=0,75?=0,75*0,05=0,375 м. (2.2.5)
Ширина пластин l фазирующей секции, при которой на ее выходе две взаимно перпендикулярные составляющие поля Etg и En будут сдвинуты по фазе на 90 градусов, определяется по формуле:
-длина волны в свободном пространстве.
Рис. 4-Рупорная антенна с фазирующей секцией
Рис. 5-Разложение поля металлическими пластинами в раскрыве рупора на составляющие
Теперь, когда основные данные облучателя и параболоида приближенно найдены, следует произвести расчет диаграммы направленности. Наиболее универсальным является апертурный метод расчета, которым мы и воспользуемся.
Расчет апертурным методом выполняется обычно в 2 этапа.
По известной нормированной диаграмме направленности облучателя F ( ) определяется поле
в раскрыве параболоида F ( ) . При этом считается, что фазовый центр облучателя (точка, из которой распространяются сферические волны) совмещен с фокусом параболоида, а параболоид находится от облучателя на расстоянии, соответствующем дальней зоне. Как известно, в сферической волне амплитуда напряженности поля убывает обратно пропорционально расстоянию, поэтому на пути от фокуса до поверхности зеркала (расстояние от фокуса до разных точек параболоида различное) произойдет изменение амплитудных соотношений в соответствии с изменением / ( / возрастает по мере движения точки от центра зеркала к его периферии). После отражения от поверхности зеркала пучок лучей принимается за параллельный, а волна за плоскую. По этой причине можно считать, что амплитудные соотношения поля на поверхности зеркала соответствуют амплитудным соотношениям на раскрыве. Кроме того, равенство путей, проходимых любым лучом от фокуса до поверхности раскрыва, позволяет утверждать, что поле на раскрыве будет синфазным.
Поле на раскрыве можно представить уже известным выражениям. Если ввести нормированный раскрыв ( меняется от 0 до R П , а R при этом приобретает значения от 0 до 1), то нормированное распределение поля на нормированном раскрыве можно записать в виде
Последняя операция необходима для того, чтобы можно было пользоваться при расчете диаграммы направленности -функциями.
При расчете распределения поля на раскрыве целесообразно составить табл. 2.3.1
Таким образом, в результате расчета на первом этапе определено нормированное распределение поля на раскрыве.
Распределение поля в раскрыве зеркала антенны показано на рис. 6.
По найденному распределению поля на раскрыве вычисляется диаграмма направленности зеркальной антенны . Типичная картина распределения поля на раскрыве зеркала показана на рисунке 7. Она может быть аппроксимирована при помощи соотношения:
где =0.25- равномерная часть распределения поля;
=0.75- неравномерная часть распределения поля;
График аппроксимации при n=2 изображен на рисунке 6.
Нормированная диаграмма направленности
Построим диаграмму направленности зеркальной антенны в декартовой системе координат.
Рупорная антенна с вращающейся поляризацией состоит из следующих элементов:
Рис.8 - Рупорная антенна с вращающейся поляризацией
Одним из важнейши х элементов рупорной антенны с вращающейся поляризацией является возбуждающее устройство. Оно предназначено для формирования двух перпендикулярно-поляризованных волн с требуемым соотношением амплитуд, причем нежелательные типы волн не должны возбуждаться. Возбудитель должен эффективно работать во всем диапазоне волн. Пусть приемник соединен с антенной коаксиальным кабелем. Возбуждение антенного волновода будет осуществляться штырем расположенным под 45 градусов в углу сечения прямоугольной секции волновода, штырь соединяется с приемником коаксиальным кабелем.
Размеры рупора рассчитаны ранее: a р=0.126 м., b р=0.098 м.
Определим длину рупора в плоскости E.
, тогда Rв=0.096 м. (2.4.1)
Определим длину рупора в плоскости Н.
Фазовый центр: , Fc=0.101 м. (2.4.5)
Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода (рис.9) а и b производится из условия распространения в волноводе только одного типа
Размер b должен удовлетворять условию:
Рис.9 - Прямоугольный волновод с установленным наклонным штырем
Длина отрезка волновода 1 от возбуждающего штыря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающим коаксиалом.
Длина волновода 2 от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн. Вблизи штыря кроме волны H 10 возбуждается множество высших типов волн, все они оказываются в за критическом режиме и по мере движения к рупору затухают по exp. Высшие типы волн не должны проходить в горловину рупора, а затем в его раскрыв, для этого их амплитуда должна уменьшиться на длине 2 примерно в 100 раз.
где кр H 11 - критическая длина волны H 11, равная a .
Найдем расстояние от раскрыва до горловины рупора, одинаковое в плоскостях E и H:
h=R А-R Аa/a p (2.4.10)
h=0. 105-0.1050.0375/0.126=0.074 м.
2.4.2 Расчет возбуждающего устройства
Волна, отраженная от зеркала, ухудшает согласование облучателя лишь в том случае, когда ее поляризация соответствует поляризации облучателя в режиме приема . Поэтому облучатель с круговой поляризацией не принимает отраженную волну, так как направление вращения вектора Е поля после отражения от металла меняется на обратное и волна не проникает в линию, питающую облучатель.
Критерием согласования возбуждающего устройства с волноводом служит режим бегущей волны в коаксиальном питающем фидере, т.е. равенство входного сопротивления R вх возбуждающего устройства волновому сопротивлению фидера ф(для коаксиального провода 75 Ом).
R вх= ф (2.4.11)
где x 1 = a /2 - положение штыря на широкой стенке волновода (по середине);
в =120 в/=1200.067/0.05=505 Ом- волновое сопротивление волновода;
h д- действующая высота штыря в волноводе, геометрическая высота которого l определяется по следующей формуле:
Теперь из формулы (2. 4.12) выразим h д:
Из формулы (2.4.13) найдем геометрическую высоту штыря
На этом расчет рупорной антенны с вращающейся поляризацией закончен.
Расчет характеристик и геометрических размеров двухзеркальной антенны по схеме Кассегрена. Распределение поля в раскрыве. Выбор типа линии передачи и устройства СВЧ, применяемых для получения необходимого типа волны в линии. Расчет профиля сечения зеркал. курсовая работа [326,5 K], добавлен 28.06.2011
Общий анализ антенн, их назначение и классификация, сферы практического применения. Расчет электрических характеристик антенны, радиуса раскрыва большого зеркала, эксцентриситета малого зеркала гиперболы, фокусных расстояний зеркал и диаметра облучателя. курсовая работа [4,1 M], добавлен 23.01.2014
Расчет параболической приемной антенны для СТВ. Расчет облучателя. Расчет параболоида. Расчет диаграммы направленности. Расчёт G антенны. Расчет принятой мощности. Затухания в свободном пространстве. Принцип действия ферритового поляризатора. курсовая работа [6,5 M], добавлен 11.01.2008
Область применения и описание строения зеркальных параболических антенн. Выбор типа зеркала, облучателя и тракта, канализирующего энергию к облучателю. Расчет фидерного тракта и его КПД, максимального КНД антенны и допусков на точность ее изготовления. курсовая работа [1,1 M], добавлен 27.10.2011
Расчет зеркальных параболических антенн, которые находят широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи. Определение поля излучения параболической антенны апертурным методом. Шумовая температура фидерного тракта. Выбор конструкции зеркала. курсовая работа [1,1 M], добавлен 04.03.2011
Обоснование выбора облучателя, его виды. Определение геометрических параметров двухзеркальной антенны. Расчет диаметра раскрыва основного зеркала, фокусного расстояния и профилей зеркал. Расчет показателей облучателя и диаграммы направленности антенны. курсовая работа [1,1 M], добавлен 14.07.2012
Определение геометрических параметров антенны. Выбор и расчет параметров облучателя: его геометрические параметры, определение фазового центра, создание требуемой поляризации поля. Расчет электрических характеристик антенны и особенностей ее конструкции. курсовая работа [499,9 K], добавлен 21.03.2011
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



0.246
0.246
0.246
0.245
0.244
0.243
0.242
0.24
0.239
0.237
0.235


Двухзеркальная параболическая антенна круговой поляризации по схеме Кассегрена курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Сочинение По Стихотворению Зима Белый Снег Кружится
Доклад по теме Ефремов И.А.
Реферат: Давид, Жак-Луи
Курсовая работа по теме Инвесторы на рынке ценных бумаг: понятие и виды
Курсовая работа по теме Облік розрахунків з різними дебіторами
Правоприменение Как Форма Реализации Права Диссертации
Курсовая Работа Модель Osi
Эссе На Тему Право
Практическая Работа На Тему Расчет Пылеуловительной Установки
Доклад: Количественная характеристика здоровья
Реферат по теме Типография МГУ – новое старое предприятие
Курсовая работа по теме Системы учета запасов на предприятии (на примере ОАО 'Березастройматериалы')
Контрольная работа: Математические методы в экономическом анализе
Контрольная работа по теме Балканские народы друг о друге: явные пристрастия и тайные чувства в конце ХХ века
Стихийные Бедствия И Катастрофы Реферат
Темы Сочинений По Роману Дубровский С Планом
Курсовая работа по теме Аналіз схеми виконання автомобільних перевезень бортовим автомобілем КамАЗ-53215 вантажопідйомністю 11 тонн
Дипломная работа по теме Технология грузовой и коммерческой работы станции
Контрольная работа по теме Засоби масової інформації
Упростите Выражение Контрольная Работа
Аэрокосмические съемки и их особенности - Геология, гидрология и геодезия реферат
Разработка и эксплуатация Ново-Елховского нефтяного месторождения - Геология, гидрология и геодезия отчет по практике
Понятие, виды и принципы государственной службы - Государство и право реферат