Розрахунок ромбічної антени для магістрального зв’язку

Размещено на http://www.allbest.ru/

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ „КПІ”

ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Контрольна робота

з дисципліни «Поля і хвилі в системах ТЗІ 3»:

„Розрахунок ромбічної антени для магістрального зв'язку''

виконав студент групи ФЕ-91

прийняв доцент

Київ-2012

ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

1. Вимоги до параметрів

· Робоча частота сигналу 10 МГц

· Коефіцієнт перекриття діапазону 1.5

· Кут нахилу променя 15^о

2. Розрахувати:

· Геометричні параметри (довжину сторони l, половину тупого кута ромба Ц, половину гострого кута ц₀ );

· Направлені властивості антени - діаграми направленості у вертикальній і горизонтальній площинах, коефіцієнт підсилення, коефіцієнт направленої дії;

· Енергетичні характеристики антени - опір випромінювання, коефіцієнт затухання, коефіцієнт корисної дії;

· Живлячий фідер і опір навантаження.

ЗМІСТ

Вступ

1. Розрахунок геометричних параметрів

2. Розрахунок направлених властивостей антени

3. Розрахунок енергетичних характеристик антени

Висновки

Перелік посилань

ВСТУП

Горизонтальна ромбічна антена є однією із основних типів антен декаметрового діапазону. Початок її використання відноситься до 30-их років, а подальше широке розповсюдження обумовлено, головним чином, простотою конструкції і в зв'язку з цим - невисокою вартістю виготовлення і експлуатації. антена ромбічний фідер

Принцип дії ромбічної антени заснований на просторовому складанні полів випромінювання довгих провідників з бігучою хвилею струму, розташованих відповідним чином. Відомо що довгий провідник з бігучою хвилею струму має діаграму направленості у вигляді воронки, причому чим більша відносна довжина провідника l/л, тим ближче прилягає його осі максимум випромінювання. Якщо розташувати в горизонтальній площині два провідники з бігучою хвилею струму під кутом 2ц, один до одного, то поля їх випромінювання в напрямку бісектриси будуть складатися (див. рис. 1,б)

Рис. 1 Діаграма направленості провідників з бігучою хвилею струму а) для одиночного провідника; б) для двох провідників

1. РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ

Правильно сконструйована ромбічна антена повинна забезпечувати найбільшу інтенсивність випромінювання, що досягає точки прийому під деяким кутом и_m. Оптимальні розміри антени визначаються аналізуючи її діаграму направленості у вертикальній площині[1].

Значення половини тупого кута бомба визначається з формули:

Ф = 90⁰ - и_m = 90⁰-15⁰=75⁰

де и_m - кут підйому максимуму ДН у вертикальній площині

Виходячи з геометрії ромба, половина гострого кута дорівнює:

ц₀ = и_m = 15⁰

Оптимальне значення довжини сторони ромба визначається за формулою:

де л₀ = с/f = 3•10⁸/10•10⁶ = 30 м

Визначимо оптимальну висоту підвісу антени за наступною формулою:

2. РОЗРАХУНОК НАПРАВЛЕНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ АНТЕНИ

Знаючи коефіцієнт перекриття діапазону можемо знайти верхню і нижню робочі довжини хвиль.

Звідси л_в = 36 м, л_н = 24м.

Діаграма направленості ромбічної антени в горизонтальній площині розраховується за формулою:

Рис. 1. Діаграма направленості антени в горизонтальній площині

По рівню -3 дБ ширина діаграми направленості антени в горизонтальній площині становить 2ц = 11⁰ .

Діаграма направленості ромбічної анетени у вертикальній площині розраховується за формулою:

Рис. 2. Діаграма направленості антени в горизонтальній площині

По рівню -3 дБ ширина діаграми направленості антени в горизонтальній площині становить 2и = 14.5⁰ .

3. РОЗРАХУНОК ЕНЕРГЕТИЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНИ

Знайдемо діючу висоту антени для середньої довжини хвилі за формулою:

Визначимо хвильовий опір ромбічної антени для середньої довжини хвилі:

де a=2 мм - радіус проводу

Опір випромінювання однієї сторони ромба становить:

Коефіцієнт корисної дії антени:

Визначимо коефіцієнт підсилення і КНД антени на середній довжині хвилі:

107

Задамо потужність на виході антени P_A = 10кВт, тоді потужність випромінювання антени становить:

Знайдемо потужність, що виділяється в навантаженні антени:

Виберемо радіус проводу поглинаючої лінії рівним а_П = 2 мм, в якості матеріалу виберемо фехраль з параметрами м=80, с=8?10^-7 Ом/м, тоді опір одиниці довжини двопроводової поглинаючої лінії становить:

Довжина поглинаючої лінії визначається з умови:

ВИСНОВКИ

В результаті розрахунку ромбічної антени було отримано наступні результати:

1. Конструктивні параметри

· довжина сторони ромба l=224 м

· висота підвісу H = 29м

· гострий кут ц_о = 15⁰

· тупий кут Ф_о =75⁰

2. Розраховано діаграми направленості антени у горизонтальній та вертикальній площинах

3. Коефіцієнт корисної дії становить з_А = 66,8%

4. Коефіцієнти підсилення і направленої дії відповідно дорівнюють G=107, D=160

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Лобкова Л.М. Проектирование антенн и устройств СВЧ / Л. М. Лобкова // Учебное пособие для ВУЗов. - Севастополь: Издательство СевНТУ, 2002. - 178с.

2. Григоров И.Н. Все об антеннах - М.: ДМК Пресс, 2009 - 352с.

Размещено на Allbest.ru