Расчет параболической антенны для приема линейно поляризованного сигнала - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа
Главная
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчет параболической антенны для приема линейно поляризованного сигнала
Параболические антенны, используемые в радиотехнических системах различного назначения (радиорелейные системы связи, радиолокация, спутниковые системы связи). Схема антенны. График амплитудного распределения по раскрыву и аппроксимирующей функции.
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.
Размещено на http://www.allbest.ru/
1. Обоснование выбора методики расчета
2.4 Расчет амплитудного распределения по раскрыву
Параболические антенны являются одним из наиболее распространенных типов антенн, используемых в современных радиотехнических системах различного назначения (радиорелейные системы связи, радиолокация, спутниковые системы связи и вещания и т.д.). Они применяются в различных диапазонах волн, от метровых до миллиметровых. Наибольшее распространение получили антенны с зеркалами в виде параболоида вращения, усеченного параболоида и параболического цилиндра. Такие антенны обладают высоким КПД, возможностью формирования разнообразных ДН при относительной простоте конструкции, малой шумовой температурой.
Параболическая антенна состоит из двух элементов: металлического параболического профиля и облучателя, помещенного в фокусе зеркала. Схема антенны с параболическим зеркалом представлена на рис.1.
Рисунок 1. Схема параболической антенны
Принцип работы антенны основан на том, что сумма расстояний от фокуса F до зеркала и от зеркала до апертуры является величиной постоянной. Следовательно, если в фокусе расположен источник сферической волны, то после отражения от зеркала волна преобразуется в плоскую, и излучающий раскрыв антенны возбуждается синфазно. При равномерном облучении зеркала ДН параболической антенны является иглообразной. При облучении только части зеркала можно получить плоскую ДН.
Параболический профиль зеркала описывается в прямоугольной системе координат уравнением:
Параболическая антенна характеризуется геометрическими размерами R - радиусом раскрыва (апертуры), f - фокусным расстоянием и - углом раскрыва, которые связаны соотношением:
параболический антенна амплитудный сигнал
С точки зрения формирования поля излучения и диаграммы направленности антенну с зеркалом в виде параболоида вращения можно рассматривать как синфазно возбужденный круглый раскрыв, амплитудное распределение возбуждающего поля на котором описывается некоторой функцией. Вид этой функции определяет форму и параметры ДН антенны при заданном размере раскрыва.
Облучатель является важнейшим элементом параболической антенны, определяющий её характеристики. В качестве облучателей используются слабонаправленные антенны, удовлетворяющие следующим основным требованиям:
ДН должна обеспечивать необходимое амплитудное распределение поля на излучающем раскрыве зеркала;
облучатель должен иметь фазовый центр, совмещенный с фокусом зеркала;
рабочая полоса частот должна соответствовать заданной;
поперечные размеры облучателя должны быть минимальны для уменьшения затенения зеркала.
Наиболее применимы на практике облучатели следующих типов: вибраторные, волноводно-рупорные, щелевые.
Волноводно-рупорные облучатели находят широкое применение в связи с простотой конструкции, возможностью формирования ДН требуемой ширины в обеих плоскостях и хорошими диапазонными свойствами.
Простейшим облучателем данного типа является открытый конец волновода. Однако такая антенна обладает тем недостатком, что из-за резкого изменения условий распространения при переходе волновода к свободному пространству значительная часть электромагнитной волны отражается от открытого конца. Волновод оказывается плохо согласованным с окружающим пространством. Избежать этого можно плавным увеличением размеров поперечного сечения волновода, т.е. придания ему формы рупора.
Существуют различные типы рупоров. Рупор, образованный плавным увеличением поперечного сечения круглого волновода, называется коническим. При плавном переходе от волновода к рупору структура поля в нем напоминает структуру поля в волноводе. Облучатель в виде конического рупора был выбран в данной курсовой работе.
Диаграмма направленности круглого волновода по форме близка к параболоиду вращения, что позволяет получить достаточно равномерное, относительно оси, облучение зеркала, необходимое для создания «игольчатой» диаграммы направленности. Кроме того, при этом значительно уменьшается перекрестная поляризация, поскольку волна Н11, распространяющаяся в круглом волноводе, сама имеет перекрестную составляющую, но направленную противоположно перекрестной составляющей волны, отраженной от зеркала при облучении его линейно-поляризованным полем.
При расчете конического рупорного облучателя необходимо учитывать, что рупорная антенна имеет примерно квадратичное фазовое распределение. Максимальный сдвиг фаз на краю раскрыва:
где - радиус раскрыва рупора, L - длина рупора. Допустимый фазовый сдвиг конического рупора . Параметры рупора необходимо выбирать удовлетворяющими условию.
Диаметр рупорной антенны рассчитывается по формуле:
Оптимальная длинна рупора определяется из уравнения:
ДН конической рупорной антенны можно рассчитать по формуле [2]:
где J1(x) - функция Бесселя первого рода, производная функции Бесселя по аргументу.
Существуют два приближенных метода определения направленных свойств параболической антенны: токовый и апертурный. Токовый метод предлагает расчет ДН параболической антенны по распределению токов на поверхности зеркала. Зная распределение токов на поверхности зеркала можно определить направленные свойства параболической антенны. Для этого необходимо проинтегрировать по всей поверхности зеркала выражение для напряженности поля, создаваемого элементом поверхности зеркала, рассматривая его как элементарный электрический вибратор. Токовый метод обеспечивает достаточно точные результаты в пределах главного бокового лепестка антенны и прилегающих к нему боковых лепестков. Однако недостатком метода является его сложность и громоздкость. В данной работе расчет ведется по апертурному методу.
Рассмотрим в качестве излучающей плоскую поверхность раскрыва. Можно определить напряженность поля в любой точке пространства по распределению поля на поверхности раскрыва. Для приближенного определения распределения поля на поверхности раскрыва можно воспользоваться методом геометрической оптики, согласно которому каждому лучу облучателя, падающему на поверхность зеркала, соответствует луч, отраженный от этой поверхности. Если облучатель расположен в фокусе параболоида, все отраженные от поверхности антенны лучи оказываются параллельными (плоская волна), и поэтому плотность энергии на пути от поверхности параболоида до излучающей поверхности не меняется. На пути от облучателя до поверхности параболоида амплитуда лучей убывает обратно пропорционально расстоянию. Таким образом, если в фокусе параболоида размещен облучатель с диаграммой направленности , то распределение поля в раскрыве антенны по методу геометрической оптики определится равенством [1]:
Распределение напряжённости по апертуре антенны можно аппроксимировать при помощи полинома:
где , - координата апертуры антенна, R- радиус раскрыва антенны.
ДН параболической антенны найдем по формуле:
Выберем КПД антенны , коэффициент использования поверхности антенны КИП=0.7.
Коэффициент направленного действия антенны:
Зная диаметр раскрыва зеркала D =0.98 м, выберем фокусное расстояние, учитывая что :
В качестве облучателя выбран конический рупор. Для обеспечения одномодового режима в круглом волноводе необходимо выполнения условия:
где а - радиус волновода. Поскольку , диаметр волновода находится в пределах:
Выберем волновод типа 1Б31ЕС-С56 с параметрами:
Зная угол облучения рупором краёв малого зеркала, вычислим радиус раскрыва облучателя, воспользовавшись формулой для ширины диаграммы направленности конического рупора.
Зная диаметр рупора, вычислим его угол раскрыва по формуле:
Исходя из геометрических размеров, выберем длину рупора:
Максимальная фазовая ошибка на краю раскрыва:
Фазовая ошибка является допустимой.
Рисунок 3. ДН рупора в декартовой системе координат
Рисунок 4. ДН рупора в полярной системе координат
2.4 Расчет амплитудного распределения по раскрыву
Напряженность поля в раскрыве зеркала для Е и Н плоскостей:
Нормированная координата в точке раскрыва [1]:
Выразим угол через координату раскрыва зеркала :
Тогда напряженность поля в раскрыве зеркала для Е и Н плоскостей:
График амплитудного распределения в раскрыве зеркала:
Рисунок 5. Амплитудное распределение напряженности в раскрыве зеркала
Аппроксимируем фактическое распределение поля в раскрыве параболоида интерполяционным полиномом [3]:
Из графика амплитудного распределения в раскрыве находим коэффициенты интерполяционного полинома по формулам:
где - значение относительной напряженности поля на краю раскрыва, - значение относительной напряженности поля на середине раскрыва. Для Е-плоскости:
Из уравнений получаем коэффициенты полинома аппроксимации для Е плоскости:
Из уравнений получаем коэффициенты полинома аппроксимации для Е плоскости:
График полинома аппроксимации представлен на рис.6:
Рисунок 6. График амплитудного распределения по раскрыву и аппроксимирующей функции.
Для определения диаграммы направленности антенны, найдем лямбда-функции первого, второго и третьего порядка.
Диаграмма направленности зеркальной антенны для Е плоскости:
Диаграмма направленности зеркальной антенны для Н плоскости:
По графику распределения определим ширину главного лепестка:
Нормированная логарифмическая ДН зеркальной антенны:
Рисунок 8. Нормированная ДН зеркальной антенны
Уровень первых боковых лепестков из графика:
Такой уровень соответствует значению коэффициента использования поверхности [1, табл.5.1].
Коэффициент направленного действия антенны:
Описание характеристик антенны, предназначенной для радиолокационного обнаружения. Выбор формы и расчет амплитудного распределения поля раскрыва зеркала. Определение параметров облучателя и фидерного тракта. Конструкция антенны и согласующего устройства. курсовая работа [514,1 K], добавлен 23.12.2012
Основные геометрические свойства параболоида вращения. Эффективность параболической антенны. Расчет диаграмм направленности с учетом тени, создаваемой облучателем. Расчет себестоимости зеркальной антенны. Электромагнитное и ионизирующее излучения. дипломная работа [3,7 M], добавлен 09.10.2014
Определение протяженности линии связи, азимута и угла места установки антенны. Параболические, рупорно-параболические и спиральные антенны. Определение требуемых коэффициентов усиления и направленного действия. Выбор типа фидера и расчет его КПД. курсовая работа [406,2 K], добавлен 27.10.2011
Назначение и принцип работы логарифмической периодической антенны для приема и передачи мобильных радиосигналов. Разработка конструкции и технологии изготовления антенны, расчет на прочность, диаграммы направленности. Анализ технологичности конструкции. дипломная работа [3,1 M], добавлен 02.05.2016
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
Расчет геометрических и электродинамических параметров облучателя и параболоида; геометрических и электродинамических характеристик поля излучения. Определение параметров параболической антенны, ее конструкции и пространственной диаграммы направленности. курсовая работа [397,5 K], добавлен 19.11.2010
Конструкция антенны и схема питания. Расчет диаграммы направленности и коэффициента усиления антенны. Расчет дальности приема на всех каналах. Определение входного сопротивления и коэффициента стоячей волны. Расчет низкочастотного фильтра прототипа. курсовая работа [644,3 K], добавлен 06.01.2012
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
Расчет параболической антенны для приема линейно поляризованного сигнала курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Введение В Реферате Образец
Курсовая работа: Разработка систем хранения информации на RAID-массивах
Сочинение На Тему Письмо Деду
Контрольная Работа Электромагнетизм 11 Класс
Дипломная работа по теме Разработка плана экономического развития машиностроительного предприятия
Мини Сочинение Былинный Герой
Реферат: Достопримечательности Выборга
Курсовая работа по теме Информационная безопасность личности
Налогообложение в условиях рыночной экономики (на примере предприятия ООО "Служба быта")
Отчет По Практике На Тему Почвы Каменной Степи
Курсовая работа: Характеристика антропогенного влияния на реку Вуокса
Реферат по теме Солнце - дневная звезда
Реферат по теме Молодежное движение 60-х. Этап первый:"hippies"
Курсовая работа: Управление государственным и муниципальным долгом
Сочинение Про Грибы В Лесу
Реферат по теме Архитектура и внутренний интерьер библиотечных зданий
Реферат На Тему Германская Модель Социальной Рыночной Экономики
Сельскохозяйственные унитарные предприятия и некоммерческие организации в сельском хозяйстве
Курсовая работа по теме Разработка передающего устройства телеуправления
Дипломная работа по теме Развитие розничного банковского рынка в Республике Беларусь
Агроценозы: понятие, значение - Биология и естествознание презентация
Історія світу - История и исторические личности книга
Терроризм - Государство и право курсовая работа