Будова та технічні характеристики ромбічних антен

Міністерство освіти і науки України

Черкаський державний технологічний університет

Кафедра "Радіотехніки"

Контрольна робота

з предмету:

Пристрої НВЧ

Виконав:

Студент гр. ЗРТ - 73

Добробог Г.В.

м. Черкаси 2010

Загальні відомості про ромбічні антени

Ромбічні антени є гостронаправленними діапазонними антенами, що використовуються для радіозв'язку на коротких хвилях.

Найпростіша ромбічна антена складається з чотирьох горизонтальних дротів, розташованих по сторонах ромба (рис. 2.1). До одного з гострих кутів ромба приєднується резистор навантаження, що дорівнює хвильовому опорові антени, до іншого - фідер. Таким чином, в антені встановлюється режим, близький до режиму біжної хвилі. Скорочено ця антена позначається: РГ (ромбічна горизонтальна).

- половина гострого кута ромба [рад];

- висота підвісу [m];

- довжина сторони ромба [m].

Амплітудна діаграма направленості ромбічної антени в горизонтальній площині описується таким виразом:

ц - кут між великою діагоналлю ромба і напрямком у точку спостереження [рад.];

л - довжина хвилі [m].

У вертикальній площині діаграма направленості запишеться так:

- кут у вертикальній площині, що відраховується від поверхні землі [рад.].

Для зменшення інтенсивності бічних пелюсток і збільшення КНД (коефіцієнта напрямленої дії) використовують подвійну ромбічну антену (рис. 2.2). Ця антена складається з двох горизонтальних, розташованих одне над іншим полотен антен РГ, зміщених у напрямку малої діагоналі на відстань порядку л і з'єднаних у вершинах гострих кутів паралельно.

Ця антена позначається РГД (подвійна ромбічна горизонтальна).

Амплітудна діаграма направленості цієї антени в горизонтальній площині описується виразом:

.

У вертикальній площині діаграма направленості описується наступним чином:

.

Оптимальна висота підвісу ромбічної антени вибирається з умови забезпечення найбільшої дальності зв'язку і визначається по формулі:

- кут підйому напрямку головного максимуму діаграми направленості щодо поверхні землі [рад].

Для отримання максимального КНД сторони ромба вибираються таких розмірів, при яких напрямки максимального випромінювання окремих проводів співпадають з необхідним напрямком випромінювання антени у вертикальній площині, тобто

,

Параметри ромбічної антени визначаються за формулами:

1) діюча довжина [m]

;

2) опір випромінювання [Ом]:

;

3) коефіцієнт корисної дії (ККД):

;

- резистор навантаження на кінці антени (600…800 Ом).

4) коефіцієнт направленої дії (КНД):

;

5) коефіцієнт підсилення антени

.

Останні чотири формули приведені для антени РГ. Для антени РГД опір випромінювання і ККД антени приблизно вдвічі менше, ніж в антени РГ. КНД і коефіцієнт підсилення антени РГД приблизно вдвічі більше, ніж в антени РГ.

Порядок розрахунку ромбічної антени

1. Опір випромінювання (в омах)

;

2. Коефіцієнт корисної дії (ККД)

;

= 600…800 Ом.

3. Коефіцієнт направленої дії (КНД)

;

4. Коефіцієнт підсилення

.

5. Амплітудна ДН у горизонтальній площині

6. Амплітудна ДН у вертикальній площині

7. Амплітудна ДН у горизонтальній площині для подвійної ромбічної антени

.

8. Амплітудна ДН у вертикальній площині для подвійної ромбічної антени

.

Практична частина

1. Розрахувати, яким буде коефіцієнт укорочення хвилі при випромінюванні спіральною антеною у випадку, коли N = 9, S = 19 см, r = 11 см, л = 80 см.

Розв'язок:

Коефіцієнт укорочення хвилі при випромінюванні спіральною антеною розраховується за наступною формулою

І буде мати таке значення:

Відповідь: коефіцієнт укорочення хвилі при випромінюванні спіральною антеною дорівнює 1,174

2. Визначити, яким буде максимальний коефіцієнт направленої дії спіральної антени у випадку, коли N=9, S=19 см, r=11 см, л=80 см.

Розв'язок:

Максимальний коефіцієнт направленої дії спіральної антени визначається за наступною формулою і для таких параметрів матиме наступне значення:

Відповідь: максимальний коефіцієнт направленої дії спіральної антени при таких параметрах дорівнює 13,978

3. Визначити кут підйому витка і осьову довжину спіральної антени у випадку, коли N=9, S=19 см, r=11 см, л=80 см.

Кут підйому витка спіральної антени визначається за наступною формулою:

А осьова довжина матиме наступні розміри:

Відповідь:,

4. Визначити вхідний опір спіральної антени у випадку, коли N=9, S=19 см, r=11 см, л=80 см.

Розв'язок:

Вхідний опір спіральної антени визначається за формулою:

Відповідь: Вхідний опір спіральної антени дорівнює 154 Ома.