Проектирование зеркальной антенны
Зеркальные антенны как наиболее распространенные остронаправленные антенны, их радиолокационное применение. Проектирование антенны радиолокационной станции. Диаграмма направленности антенны в двух плоскостях и габаритов зеркала. Выбор и расчет параметров.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 19.10.2013 |
| Размер файла | 487,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Федеральное агентство по образованию Российской Федерации
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра КИПР
Курсовая работа
по дисциплине
"Антенны и СВЧ"
на тему: "Проектирование зеркальной антенны"
Выполнил: студент группы ПС-481
Абдулин В.Ф.
Проверил: Жданов Б.В.
Челябинск 2007
Содержание
- 1. Постановка задачи.
- 2. Предисловие
- 3. Выбор параметров параболической антенны
- 4. Выбор источника
- 5. Расчет параметров рупора
- 6. Построение ДН рупора
- 7. Диаграммы направленности антенны
- 8. Рассчитанные параметры антенны
- 9. Заключение
- 10. Список литературы
1. Постановка задачи.
Спроектировать антенну РЛС с шириной луча в горизонтальной плоскости , в вертикальной плоскости - . Уровень боковых лепестков q = - 22дБ. Длина излучаемой волны см. Поляризация горизонтальная.
Рассчитать диаграмму направленности антенны в двух плоскостях и габариты зеркала.
2. Предисловие
Зеркальные антенны являются наиболее распространенными остронаправленными антеннами. В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получать равносигнальную зону, допускают одновременное формирование нескольких ДН общим зеркалом.
Классическими являются параболические антенны, которые могут выполняться в виде параболоида вращения, параболического цилиндра или закрытой конструкции, ограниченной параллельными проводящими плоскостями.
зеркальная антенна станция радиолокационная
Геометрические свойства параболы таковы, что лучи, направленные из фокуса и отражаемые от параболы, становятся параллельными её оси. Длина пути от фокуса до параболы и затем до линии раскрыва, проходящей через края параболы, одинакова для любого угла .
Таким образом, в раскрыве параболической антенны образуется синфазная поверхность, и излучение антенны оказывается остронаправленным.
В декартовой системе координат параболоид вращения определяется уравнением: а в сферической системе:
3. Выбор параметров параболической антенны
Чем дальне находится фокус от раскрыва, тем меньше взаимное влияние перекрёстных составляющих напряженности поля в раскрыве. А значит лучше использовать длиннофокусные антенны. Следовательно, уменьшается угол раскрыва.
Но с уменьшение угла раскрыва большая часть энергии облучателя теряется за пределами рефлектора и коэффициент полезного действия антенны падает. Так как коэффициент усиления апертурой антенны
Существует оптимальное значения угла:
Максимальный коэффициент получается при таком значении угла раскрыва, при котором поле на краю раскрыва составляет примерно 0,33 (-10 дБ) от поля в центре раскрыва. При этом произведение , угол раскрыва 2шmax=120…140о, уровень первого бокового лепестка (22…24) дБ, а ширина главного лепестка может быть оценена формулой
Где L - линейные размеры антенны. Отсюда, Lв=2,17 м и Lг=8,7 м
Линейные размеры антенны
4. Выбор источника
Диаграмма требуемого источника должна быть такой, что бы на края зеркала приходился уровень сигнала в - 10дБ (0,3), а для расчёта размеров источника берём угол по уровню - 3дБ (0,7)
Диаграмма направленности источника
Построив ДН вида sinx/x или (1+cosx) /2 можно примерно рассчитать углы для ДН источника в двух плоскостях.
Если известны углы раскрыва (по уровню 0,3), то ДН источника по уровню 0,7 будет находиться из соотношения
Будем использовать длиннофокусную антенну, следовательно . Так как ДН в разных плоскостях разная по ширине (в горизонтальной больше), то пусть 120о - это будет угол раскрыва в горизонтальной плоскости. Рассчитаем фокусное расстояние из формулы
, где =3,767 м
Угол раскрыва же вертикальной плоскости при таком фокусном расстоянии будет равен 43,54о
То есть ширина ДН по уровню 0,3
А им соответствующие по уровню 0,7 по напряжению (или 0,5 по мощности) углы:
Такие ДН можно получить, используя в качестве источника пирамидальный рупор.
5. Расчет параметров рупора
Замечание: Здесь и - это один и тот же угол, только у одного индекс равен уровню 0,7 по напряжению, а у другого 0,5 - по мощности.
Рассчитать размеры раскрыва рупора можно по формуле:
Следовательно, Lг=17 см, Lв=47,5 см
Рупор
Размеры волновода a х b находятся из условий:
и
То есть а=15 см, а b=7,5 см
Так же необходимо рассчитать расположение штыря-возбудителя колебаний внутри волновода. Расстояние до задней стенки должно быть равное d=, где - длина волны волновода.
d=0.067 м (или 67 мм)
Устройство волновода
6. Построение ДН рупора
В плоскости Н-вектора (вертикальная)
В плоскости Е-вектора (горизонтальная)
7. Диаграммы направленности антенны
Для построения ДНА воспользуемся аппроксимацией амплитудного распределения.
I (R) = (1-Д) +Д [1- (R/a) 2] 2где (1-Д) - уровень поля по краю раскрыва, а - область видимости, то есть размеры зеркала (8,7 и 2,17 м).
Так же для другой плоскости
Зная амплитудное распределение, можно вывести уравнение ДНА по формуле: F (и) =2рa2 [ (1-Д) Л1 (Ш) + Д Лn+1 (Ш) / (n+1)], где n=2 в нашем случае, а Л1 (Ш) и Лn+1 (Ш) - лямбда-функции, связанные с функциями Бесселя Jn (Ш): Лn (Ш) =n! Jn (Ш) / (Ш/2) n
Построим ДНА:
ДН антенны в горизонтальной плоскости в градусах (масштаб по оси и - 1,25 град. /деление)
ДН антенны в вертикальной плоскости в градусах (масштаб по шкале и - 5,63 град. /деления)
Рассматривая полученные диаграммы можно сделать вывод, что расчёты верны.
На графиках указаны уровни боковых лепестков и ширина ДН.
8. Рассчитанные параметры антенны
Lв=2,17 м - размер зеркала в вертикальной плоскости Lг=8,7 м - размер зеркала в горизонтальной плоскости f = 3,767 м - фокусное расстояние - ширина ДН источника (рупора) в горизонтальной плоскости - ширина ДН источника (рупора) в вертикальной плоскости Lг=17 см, - размер раскрыва рупора в горизонтальной плоскости Lв=47,5 см - размер раскрыва рупора в вертикальной плоскости (а х b) = (15 х 7,5) см - размеры волновода - длина волны волновода d=67 мм - размер и положение штыря-вибратора в волноводе и - практические ширины ДН антенны в двух плоскостях 4,6% и 0,8% - отклонения от заданных параметров.
9. Заключение
Спроектирована зеркальная антенна и облучатель (рупор) по заданным характеристикам. Так же построены диаграммы направленности для обеих плоскостей, как для самой антенны, так и для облучателя. Отклонения полученных характеристик от заданных получились незначительными, следовательно, задача выполнена.
10. Список литературы
1. Созонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. 1988 г.
2. Драбкин А.Л. Антенны. 1992
3. Ротхаммель К. Антенны. 1979.
4. Вуд П. Анализ и проектирование зеркальных антенн 1984.
5. Антенны и устройства СВЧ. Под ред. Хашимова. Учебное пособие.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Общая характеристика зеркальной антенны, ее назначение и применение. Расчет зеркальной параболической антенны сантиметрового диапазона с облучателем в виде пирамидального рупора. Определение коэффициента усиления с учетом неточности изготовления зеркала.
курсовая работа [579,3 K], добавлен 18.01.2014Зеркальные антенны - распространенный тип остронаправленных СВЧ антенн в радиолокации, космической радиосвязи и радиоастрономии. Разработка конструкции антенны со смещенным рефлектором. Определение размеров зеркала, распределения поля в раскрыве антенны.
курсовая работа [149,3 K], добавлен 27.10.2011Разработка зеркальной антенны - параболоида вращения, работающей в дециметровом диапазоне: расчет основных параметров, диаграммы направленности и сравнение с реальной ДН. Выполнение эскиза антенны, включающего все коммутационные узлы и возможный крепеж.
реферат [59,7 K], добавлен 03.12.2010Описание 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 23.12.2012Описание принципов работы зеркальной антенны. Составление электрической схемы, проектирование излучателя. Расчет параметров зеркала и вращающегося сочленения. Вычисление коэффициента полезного действия. Диапазонные свойства электрической прочности.
курсовая работа [275,5 K], добавлен 19.01.2016Расчёт размеров зеркала, фокусного расстояний, угловых размеров. Конструктивный расчет однозеркальной антенны с линейной поляризацией. Расчет рупорного облучателя, геометрических размеров параболоида вращения и диаграммы направленности антенны.
курсовая работа [461,6 K], добавлен 26.11.2014Понятие и основные достоинства радиорелейных линий. Сравнительная характеристика и выбор типа антенны, изучение ее конструкции. Расчет высоты установки антенны над поверхностью Земли. Определение диаграммы направленности и расчет параметров рупора.
курсовая работа [439,3 K], добавлен 21.04.2011Геометрический расчет основных размеров облучателя. Определение геометрических размеров параболического зеркала. Расчет ДН облучателя, поля в апертуре и ДН зеркала, конструкции антенны. Выбор фидерного тракта. Расчет диаграммы направленности антенны.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 27.12.2011Общая характеристика, принцип работы и схематическое изображение логопериодической антенны. Геометрический расчет коэффициента направленного действия и рабочего интервала частот антенны. Проектирование конструкции антенны с помощью программы MMANA.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 27.10.2011Антенны в современной радиоэлектронике. Электрические параметры антенн. Общие сведения и принцип действия зеркальной антенны. Геометрические характеристики параболоидного зеркала. Методика моделирования ближнего поля. Конструирование зеркальных систем.
реферат [706,1 K], добавлен 28.01.2009
