Расчетный проект волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

Главная

Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Расчетный проект волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения

Структура волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения. Выбор и обоснование схемы построения устройства. Расчет устройства, волноводов, волноводно-диэлектрического поляризатора. Расчет управляемого ферритового переключателя поляризации.


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/
С появлением 50 лет назад искусственных спутников земли (ИСЗ) открылись широкие возможности для дальнейшего развития и совершенствования всех систем передачи информации, и в частности - для телевидения. Одним из основных достижений радиотехники, электроники, и телевидения в последнее время является развитие и широкое внедрение спутникового телевидения.
СТВ получило чрезвычайно широкое распространение, когда качественный прием большого числа телепрограмм стал возможным с помощью дешевых, легких, и малогабаритных антенн, удобных для установки на балконе, на стене здания, или даже внутри комнаты.
Для спутникового телевидения Международной электротехнической комиссией выделены полосы частот в разных частотных диапазонах: от УВЧ до КВЧ.
В настоящее время наиболее освоенными являются диапазоны частот: С (3,6…4,2 ГГц) и К (10,9…12,5) ГГц, причем в диапазоне частот 10,9…11,7 ГГц с ИСЗ транслируются сигналы с линейными поляризациями (вертикальной и горизонтальной), а в диапазоне частот 11,7…12,5 ГГц - с круговыми поляризациями (правой и левой). Таким образом, сигналы разных телевизионных каналов, излучаемые ИСЗ различаются не только несущими частотами, но и поляризациями электромагнитных волн. Это повышает помехозащищенность и улучшает качество приема спутниковых телепрограмм.
Выделение широкой полосы частот для СТВ дает возможность одновременно с многих спутников передавать значительно большее число телепрограмм, чем при эфирном телевидении. Так, современные серийно выпускаемые тюнеры для приемных систем СТВ программируются на прием десятков и даже сотен телепрограмм.
Структура волноводного тракта приемной антенны СТВ и его конструктивное исполнение определяется назначением антенны и рабочим диапазоном частот. Возможные схемы построения волноводных трактов представлены на рисунке 1.
На рисунке 1а изображена схема самого простого волноводного тракта антенны для приема с ИСЗ волны с круговой поляризацией. Однако чаще всего в тракт антенны включают еще одно устройство - переключатель плоскости поляризации ПП. Схема волноводного тракта, позволяющего принимать с ИСЗ программы, транслируемые с разными поляризациями поля, изображена на рисунке 1б.
Описанные схемы волноводного тракта применяют в приемных антеннах СТВ индивидуального пользования. В них программы с разной поляризацией просматриваются поочередно, то есть разделяются во времени. Если же на выходах тракта необходимо одновременно выделять СВЧ - сигналы, соответствующие волнам с разной поляризацией поля принятым антенной, то тракт строят по схеме, показанной на рисунке 1в. В этой схеме разделение сигналов по поляризациям осуществляется селектором поляризации СП.
1. Выбор и обоснование схемы построения устройства
В данной курсовой работе используется волноводный тракт имеющий схему построения, представленную в П.1.
С выхода антенны(1), волны с круговой поляризацией поля (2) поступают по волноводу (круглого сечения) на вход поляризатора. В поляризаторе эти волны преобразуются в две линейные ортогонально поляризованные волны (5) . В состав поляризатора входит четверть волновые согласующие трансформаторы (3), и сам поляризатор (4). Далее при прохождении волны через управляемый ферритовый переключатель поляризации имеет место поворот плоскости поляризации волны (8,9). Переключатель поляризации согласуется с трактом четверть волновыми согласующими трансформаторами (6). С выхода переключателя поляризации волны через ступенчатый волноводный переход (10) подаются по прямоугольному волноводу (11) на вход поляризационной развязки (7), где происходит ослабление всех волн, имеющих поляризацию, отличную от вертикальной.
2.1.1 Расчет прямоугольного волновода
Исходя из рабочего диапазона частот, определим соответствующие длины волн по формуле:
где м/с - скорость света в вакууме.
- минимальная частота из диапазона,
- максимальная частота из диапазона,
Размеры поперечного сечения прямоугольного волновода определим из условия:
где и - критические длины волн основного типа и ближайшего высшего типа (a - широкая стенка волновода).
В ГОСТ20900-75 есть стандартный прямоугольный волновод, удовлетворяющий техническому заданию курсовой работы, изображенный на рисунке 3. Данный волновод имеет следующие параметры:
1) Внутренние размеры - a =19мм, b=9,5 мм, S=1 мм.
2) Рабочий диапазон частот: 9,84…15 ГГц.
Аналогично для круглого волновода диаметром 2с рабочий диапазон длин волн определяется следующим выражением:
где и - критические длины волн основного типа и ближайшего высшего типа .
Так как ГОСТ на круглые волноводы нет, примем диаметр круглого волновода равным размеру широкой стенки прямоугольного волновода, т.е. равным 19 мм. Полученный волновод изображен на рисунке 3.
2.2 Расчет волноводно-диэлектрического поляризатора
Поляризатор - волноводное устройство, осуществляющее преобразование поляризации электромагнитной волны в волноводе; в частности, ?/2 поляризатор преобразует волну типа с линейной поляризацией на входе кругового волновода в волну этого же типа, но с круговой поляризацией (правой или левой) на выходе поляризатора. Для такого преобразования необходимо, чтобы в волноводе могли распространяться две волны типа квазис разными фазовыми постоянными. Этот эффект достигается, например, малой деформацией поперечного сечения круглого или квадратного волновода. Аналогичный результат достигается введением в волновод диэлектрической или металлической пластины.
Для конструирования волноводного тракта, изображенного на рисунке 4, нам необходимо, чтобы поляризатор выполнял обратную задачу: преобразовывал волну с круговой поляризацией в линейно поляризованную волну. Эту функцию может выполнять поляризатор, так как он является взаимным устройством. Будем использовать в качестве ?/2 поляризатора диэлектрическую пластину, так как она имеет относительную технологическую простоту в изготовлении.
Эскиз поляризатора показан на рисунке 4.
Здесь З|| , З? , Зг , Зв - обозначения плоскостей поляризации волн типа , поляризованных соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях, а также параллельно и перпендикулярно диэлектрической пластине; lэф - эффективная длина пластины; lс - длина выреза, выполняющего роль четвертьволнового трансформатора, согласующего волновод с пластиной и волновод заполненный воздухом; lп= lэф + lс - полная длина пластины; W - высота выреза; t - толщина пластины; 2с - диаметр круглого волновода, в котором расположена пластина.
Расчет будем проводить на рабочей частоте 12,1 ГГц. В качестве диэлектрика выбираем полистирол с диэлектрической проницаемостью lп=2,56.
Основной тип волны круглого волновода - .
Критическая длина волны для круглого волновода
Найдем длину волны распространяющейся в волноводе
Длина четвертьволнового трансформатора определяется выражением
Толщину диэлектрической пластинки должна быть не более 1/5 диаметра волновода, поэтому примем ее равной t = 3 мм.
Найдем площадь поперечного сечения пластинки по формуле
Найдем площадь круглого волновода, в который устанавливается диэлектрическая пластина, по формуле
Определим вспомогательный коэффициент
В качестве диэлектрика выбираем полистирол с диэлектрической проницаемостью Sп=2,56.
Найдем эффективные перпендикулярную и параллельную диэлектрические проницаемости.
Определим эффективную параллельную и перпендикулярную длину волны:
Найдем длину диэлектрической пластины по формуле
Для этого найдем вспомогательные коэффициенты и
Определим сопротивление волновода по следующему выражению
Зная сопротивление волновода, определим сопротивление поляризатора по формуле
Где - относительная магнитная проницаемость полистирола.
Относительная диэлектрическая проницаемость полистирола
Зная сопротивление волновода и сопротивление поляризатора, найдем сопротивление трансформатора:
Где эффективная диэлектрическая проницаемость трансформатора находится по формуле:
2.3 Расчет ступенчатого перехода от круглого волновода к
Согласование круглого волновода диаметром 2с = 19 мм и прямоугольного волновода с размерами a * b = 19 * 9,5 осуществим с помощью одноступенчатого перехода в виде секции полого прямоугольного волновода.
При этом волновое сопротивление волновода трансформатора определяется по формуле
Где - волновое сопротивление круглого волновода для волны
- волновое сопротивление прямоугольного волновода для волны
Поскольку согласуемые волноводы имеют одинаковые размеры 2с и a, равные соответственно 19 мм, целесообразно выбрать размер широкой стенки волновода трансформатора
Определим высоту волновода трансформатора
Длину ступени трансформатора определим по формуле
Где - длина волны рабочего типа в волноводном трансформаторе, которая определяется по формуле
Таким образом, длина четвертьволнового трансформатора равна
2.4 Расчет поляризационной развязки
Для внесения затухания всех видов поляризации, отличной от вертикальной, используется поляризационная развязка. Она представляет собой однородный прямоугольный волновод с бесконечно тонкой поглощающей полоской, помещенной вдоль волновода по его середине, параллельно вектору электрического поля, изображенный на Рисунке 5.
Эквивалентная поперечная схема, для основной H волны, представляет собой отрезок линии передачи короткозамкнутый на одном из концов и нагруженный на другом конце активным сопротивлением 2R, где R = 100 Ом/? - удельное сопротивление поглощающей полоски в Омах на единицу площади равной 9,5?9,5 мм2. Материалом пластины является слюда, сопротивление образовано напылением хрома вакуумным методом.
Комплексная величина критического волнового числа основной волны определяется из условий резонанса
Определив в уравнении действительную и мнимую части получим два уравнения
?1 выбирается в промежутке ?/2 < ?1 < ?, и в данной работе выбирается равной ? для затухания волны с горизонтальной поляризацией, и 3?/4 для затухания волны с поляризацией 3?/4.
Тогда при ?1 = ?; ?2 = 0,736+1,570i; при ?1 = 3?/4; ?2 = 0,602 + 0,785i постоянная затухания ? равна
?2 = 0,736 + 1,570i, x = 2,348 - 1,394i, ? = 22,888 Дб/?,
?1 = 3?/4, ?2 = 0,602 + 0,785i, x = 4,114 + 1,061i, ? = =14,829 .
При полученном затухании волны с поляризацией ? и 3?/4, не будут оказывать влияния не вертикальную поляризацию.
2.5 Расчет управляемого ферритового переключателя поляризации
2.5.1 Расчет переключателя поляризации
Ферритовый переключатель поляризации - это волноводное управляемое устройство, обеспечивающее изменение ориентации плоскости поляризации электромагнитной волны в волноводном тракте.
В курсовой работе исследуется переключатель, в котором реализуется эффект Фарадея. Этот эффект заключается в повороте плоскости поляризации линейно поляризованной волны в круглом или квадратном волноводе, содержащем продольно-намагниченный ферритовый стержень.
Феррит помещается внутрь волновода, а намагниченность организуется за счет намотки провода на феррит, при протекании тока провод создает намагниченность. Рассчитываемый переключатель поляризации поворачивает плоскость поляризации на ±45о и 90о. Согласование реализуется заточкой феррита с обеих сторон.
В техническом задании задан феррит 3СЧ19. Он обладает следующими параметрами:
- диэлектрическая проницаемость ?r=16,2,
- тангенс угла диэлектрических потерь tg?=0,0005,
Диаметр феррита берется равным 0,6 от диаметра волновода, так как дальнейшее увеличение диаметра феррит не даст увеличения удельного угла поворота
Активность устройства, то есть величина угла поворота, плоскости поляризации на длине ферритового стержня, равной длине волны
H = 1450 - намагниченность феррита, для расчета это остаточная намагниченность в феррите,
?z - величина, которая зависит от намагниченности насыщения и различных факторов для разных типов феррита. Для большинства ферритов ?z принимается равным ?0.
? = 2,8*2*?*1011 Кл/кг - магнитомеханическое отношение,
? = ?0*?ф - относительная диэлектрическая проницаемость.
Длину ферритового стержня, при которой плоскость поляризации повернется на 90о, определим по формуле
L = ?*?0/? = 90*25.6/19.52 = 114 (мм),
где ? - максимальный угол поворота плоскости поляризации.
2.5.2 Расчет электрического управления переключателем поляризации [1]
Рассмотрим работу переключателя, обмотки которого намотаны на магнитопроводы. Если предположить, что сопротивление схемы равно нулю, то по закону Фарадея изменение потока магнитной индукции в магнитопроводах определяется выражением
где Uпит - напряжение питания, выберем стандартное напряжение 12В, w - число витков на магнитопроводе.
Проинтегрировав данное выражение, получаем
Если во время действия импульса напряжение постоянно, то
Выберем = 1 мс - время поворота плоскости поляризации на 45о.
В двухсекционной конструкции при одноимпульсном управлении величину ?Bм можно принять равной 2?Bм, тогда выражение примет вид
Учитывая, что обмотки магнитопроводов одной секции соединены последовательно, падение напряжения на обмотке уменьшается в два раза и Bм1 будет равным
По закону непрерывности магнитного потока в магнитной системе
где Вст, Вм - остаточная магнитная индукция ферритового стержня и магнитопровода соответственно;
Sпст, Sм - площадь поперечного сечения ферритового стержня и площадь сечения магнитопровода соответственно.
Из двух предыдущих выражений, следует
В данной курсовой работе был рассчитан волноводный тракт приемной антенны спутникового телевидения.
Были рассчитаны следующие элементы тракта: поляризатор, переключатель поляризации, ступенчатый переход для согласования волноводов, поляризационная развязка.
Рассчитанный волноводный тракт позволяет принимать волны в диапазоне частот 10.9…12.5 ГГц линейной и круговой поляризации. Круговая поляризация преобразуется в линейную и на выходе можно получить волну с необходимой вертикальной поляризацией.
1. Внуков А.И. Ферритовые переключатели поляризации для антенного элемента фазированной антенной решетки. Диссертация па соискание ученой степени кандидата технических наук.
2. Линии передачи сверхвысоких частот. Термины и определения. ГОСТ 1823872. М.: Изд-во стандартов, 1973. -12 с.
3. Линии сверхвысоких частот и их элементы. ГОСТ 2.734 - 68. М.: Изд-во стандартов, 1968. - 15 с.
4. Крехтунов В.М., Лавнов А.В. Исследование элементов волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения: Методические указания к лабораторным работам по курсу «Конструирование и производство устройств СВЧ». - М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2000. - 24 с.
5. Маркувитц. Справочник по волноводам: Пер. с англ. / Под ред. Я.Н. Фельда. М.: Советское радио, 1952.
Исследование рынка спутникового телевидения. Схема передачи спутникового сигнала. Оборудование для приема спутникового телевидения. Описания устройства первичного преобразования и усиления сигнала. Виды антенн. Комплекты приема спутникового телевидения. курсовая работа [723,0 K], добавлен 01.07.2014
Сравнительный анализ антенных устройств: вибраторные, щелевые, волноводно-рупорные, поверхностных волн, спиральные, линзовые, зеркальные. Расчет волноводно-щелевой приемной антенны для системы спутникового непосредственного телевизионного вещания. курсовая работа [240,5 K], добавлен 07.05.2011
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
Расчет основных электрических характеристик схемы питания и направленных свойств антенн, входящих в состав спутниковых систем радиосвязи, телевидения и радиорелейных линий связи. Определение коэффициента полезного действия фидера бортовой антенны. курсовая работа [38,9 K], добавлен 12.02.2012
История возникновения спутникового телевидения и принцип его работы. Международное регулирование радиочастотных каналов. Непосредственное телевизионное вещание со спутников и диапазоны его частот. Современные Российские операторы спутникового телевидения. курсовая работа [28,7 K], добавлен 05.01.2014
Определение элементов конструкции антенны. Выбор геометрических размеров рупорной антенны. Определение типа возбуждающего устройства, расчет его размеров. Размеры раскрыва пирамидального рупора. Расчет диаграммы направленности и фидерного тракта антенны. курсовая работа [811,9 K], добавлен 30.07.2016
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
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



Расчетный проект волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат На Тему Финансовая Безопасность
Учебное пособие: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольной работы Для студентов заочного факультета всех специализаций
Контрольная работа по теме Економічна ефективність організації виробництва пальто
Реферат по теме Качество питьевой воды
Курсовая работа по теме Автоматические промышленные средства испытаний изделий на прочность и надежность при воздействии линейных ускорений
Реферат: Роль личностного фактора в политике
Написать Сочинение На Тему Традиции Моей Семьи
Контрольная Работа Матвеева 3 Класс
Сочинение На Татарском Языке Про Маму
Как Можно Закончить Сочинение Недоросль
Курсовая работа по теме Источники пополнения фразеологического фонда в современном английском языке
Сочинение Про Любимого Героя Из Дубровского
Курсовая работа: Аудит расчетов по заработной плате на примере Управления по образованию культуре и молодежной
Курсовая Работа По Психологии С Практической Частью Пример
Реферат по теме Социальные проблемы развития российского общества
Научная Работа На Тему Иммунитет. Методы Повышения И Укрепления Иммунитета
Реферат На Тему Брежнев Л.И.
Реферат История Обучения
Реферат: Рунные камни в Еллинге
Сколько Мл В Бутылке Эссе
Бухгалтерский учет торгового предприятия - Бухгалтерский учет и аудит контрольная работа
Юридические лица в гражданском праве России и Монголии: сравнительно-правовой анализ - Государство и право дипломная работа
Постать Петра Сагайдачного в історіїї України - История и исторические личности контрольная работа