Побудова лінійної решітки вібраторних антен

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

Рязанська Державна РАДІОТЕХНІЧНА АКАДЕМІЯ

Кафедра радіоуправління і зв'язку

Курсова робота

з дисципліни «Антени та пристрої НВЧ»

за темою: «Побудова лінійної решітки вібраторних антен»

Рязань 2004

Зміст

1. Теоретична частина

2. Розрахунок параметрів одного випромінювача

3. Розрахунок параметрів антенної решітки

4. Опис елементів ДОС

Список використаної літератури

1. Теоретична частина

Невід'ємними складовими частинами сучасних радіотехнічних засобів є антенні системи та обслуговуючі їх тракти НВЧ. Призначення передавальної антени полягає в перетворенні направляються електромагнітних хвиль, що поширюються від передавача по лініях передачі тракту, в які суперечать електромагнітні хвилі вільного простору. Приймальна антена, навпаки, перетворює падаючі на неї вільні просторові хвилі в направляються по лініях передачі хвилі, що надходять в приймальний тракт.

До антен сучасних радіосистем пред'являється багато вимог, серед яких вирішальне значення мають два. Перша вимога - спрямованість дії, тобто розподіл електромагнітної потужності в просторі (або реакція на що спадає електромагнітне поле при радиоприеме) за певним законом. В одних випадках бажано забезпечити рівномірність дії антени в усіх напрямках, в інших потрібно концентрувати випромінювання або здійснювати радіоприйом в межах досить вузького сектора - так званого променя. Для формування вузького променя розміри антени повинні у багато разів перевищувати робочу довжину хвилі радіосистеми. Друга вимога - випромінювання або радіоприймача повинні супроводжуватися мінімальними втратами електромагнітної потужності на нагрівання провідників і діелектриків антени, тобто антена повинна мати високий ККД. Проблема досягнення високого ККД особливо гостро проявляється при створенні антен, розміри яких малі порівняно з довжиною хвилі.

Електричним вібратором називають випромінювач електромагнітних хвиль у вигляді тонкого провідника довжини 2 a і діаметра d, збуджуваного в точках розриву генераторів ВЧ. Вібратори широко застосовуються як в якості самостійних антен, так і в вигляді елементів складних антенних систем.

2 a - довжина вібратора

t - величина зазору

d - товщина вібратора

Під впливом ЕРС генератора у вібраторі виникають поздовжні електричні струми, які розподіляються по його поверхні таким чином, що створюване ними електромагнітне поле задовольняє рівнянням Максвелла, граничним умовам на поверхні провідника та умови випромінювання на нескінченності. Внаслідок осьової симетрії електричні струми на бічній поверхні провідника вібратора мають тільки поздовжні складові, а на торцевих поверхнях - радіальні складові. На циліндричної поверхні радіуса d / 2, яка затягує зазор вібратора, поряд з фіктивними поздовжніми електричними струмами існують також фіктивні азимутальні магнітні поверхневі струми, еквівалентно замінюють внутрішню область зазору разом з збудливим генератором.

З розвитком різних радіотехнічних систем і ускладненням розв'язуваних ними тактико-технічних завдань зростають вимоги до антенних характеристикам, і в ряді випадків вони стають суперечливими і зовсім нерозв'язними при спробі розробити нові антени за аналогією з існуючими раніше і перебувають в експлуатації. Наприклад, прагнення збільшити дальність дії і точність визначення кутових координат у радіолокації призводить до вимоги збільшення спрямованості антен, що викликає збільшення їх розмірів і мас. Збільшення швидкостей польоту літальних апаратів призводить до необхідності збільшення швидкості руху променя в просторі. Поєднати вимоги збільшення спрямованості та швидкості руху променя в антенах з механічним скануванням не представляється можливим із-за інерційності їх конструкції. Подібне протиріччя виникають і при спробах забезпечити одночасно високу спрямованість і необхідні частотні, енергетичні і пеленгационная характеристики. Ці обставини змушують відмовлятися від антен традиційного типу для даного класу радіосистем і переходити до антенних решітках.

Застосування складних антен у вигляді решіток, що складаються із систем слабонаправленних або спрямованих випромінювачів, значно розширює можливості реалізації необхідних характеристик.

Система випромінювачів з електрично керованим фазовим розподілом - фазована антенна решітка - здійснює електричне сканування променя в просторі зі швидкістю, яка може бути на кілька порядків вище швидкості механічно скануючих антен. Час установки в задану точку простору променя ФАР практично визначається швидкодією електричного фазовращателя або часом перебудови частоти при частотному скануванні і не пов'язано з масою і з розмірами антени.

Вібраторних випромінювачі в ФАР зазвичай розташовуються над плоскою проводить поверхнею, що грає роль екрана і запобігає зворотне випромінювання. Теоретичні та експериментальні дослідження показують, що найбільш суттєво на характеристики вібраторних випромінювача у складі антенної решітки впливають два фактори: розміщення випромінювачів в решітці і положення їх відносно проводить екрану. Зменшення кроку решітки призводить не тільки до придушення вищих дифракційних максимумів, але і дозволяє поліпшити узгодження в широкому секторі кутів скануванні. Зміна висоти вібраторних випромінювача над екраном призводить до поліпшення узгодження в крайніх положеннях променя при скануванні в E - і H-площинах. Параметром, який в значно меншій мірі впливає на узгодження в секторі сканування, є довжина вібратора, якщо початкове узгодження здійснюється в напрямку нормалі до площини розташування випромінювачів.

Найбільш поширеними різновидами ФАР є еквідистантно лінійні та плоскі антенні грати з хвилею, що біжить струму.

У цій роботі буде зроблений розрахунок лінійної еквідистантно решітки вібраторних антен.

2. Розрахунок параметрів одного випромінювача

Визначимо геометричні розміри одиночного випромінювача

і нехай

і нехай

Діаграма спрямованості одиночного елемента

І в полярній системі координат

Відстань від вібратора до екрана

Діаграма спрямованості вібратора з урахуванням відбиває екрана

У полярній системі координат

3. Розрахунок параметрів антенної решітки

Вихідними даними для розрахунку є:

- Сектор сканування (максимальне відхилення головного пелюстки від нормалі, проведеної до площини грати):

- Ширина діаграми спрямованості на рівні 0,5 за потужністю:

- Для антенних решіток при равноамплітудном розподілі:

- Хвильове число:

Максимальне значення кроку решітки, визначається з умови можливості заданого відхилення головного пелюстки від нормалі (сканування) при відсутності побічних максимумів

м

Визначаємо число випромінювачів:

тоді довжина решітки

Для спрощення системи живлення число випромінювачів повинно бути рівним , Візьмемо N = 16, перерахуємо крок решітки (при неіменної довжині решітки - N * d)

Множник системи

Діаграма спрямованості лінійної решітки вібраторних антен

У полярній системі координат

За технічним завданням ширина діаграми спрямованості на рівні 0,5 за потужністю в горизонтальній площині дорівнює 6 градусів, перевіримо це:

Наведені раніше діаграми виконані для кута сканування рівного -10 0,

розрахуємо характеристики спрямованості ще для двох положень променя (-5 0 і 0 0)

нехай

І в полярній системі координат

нехай

4. Опис елементів ДОС

1. Конструктивна схема вібраторних випромінювача

Для ліквідації заднього пелюстка (і додання жорсткості конструкції решітки) використовується відображає проводить екран

1 - плечі вібратора

2 - симетрувальні пристрій

3 - провідний екран

4 - вхід живильної лінії

2. Коаксіально - смуга переходи.

Для зменшення нерегулярності в області зчленування внутрішній діаметр зовнішнього провідника коаксіальної ліги повинен бути близьким відстані між зовнішніми пластинами симетричної Полоскова лінії або подвоєній товщині підстави несиметричною Полоскова лінії. Узгодження перпендикулярного коаксіально-Полоскова переходу здійснюють підбором діаметра з'єднувального штиря, що проходить через діелектричне підставу, а також розмірів коаксіальної діафрагми на виході з коаксіальної лінії і коротко разомкнутого шлейфу з відрізка Полоскова провідника.

3. Дискретний фазовращатель.

При створенні ФАР використовуються дискретні фазує пристрої, за допомогою яких фаза збудження в кожному випромінювачі може бути змінена а межах від 0 до стрибком на величину . Найважливішою перевагою дискретних фазує пристроїв у порівнянні з плавними (аналоговими) є покращена стабільність. Це пояснюється тим, що керуючі пристрої, наприклад pin-діоди або ферити з прямокутною петлею гістерезису, працюють в перемикача режимі з використанням тільки двох крайніх областей їх характеристик: «відкрито» і «закрито». Іншою перевагою дискретних фазує пристроїв є зручність управління ними за допомогою цифрових обчислювальних машин. У зв'язку з цим L вибирається рівним , І для кодування будь-якого фазового стану потрібно 4 двійкових розряду. Фазовращатель, що працює за таким принципом, називається бінарним.

Прохідний бінарний фазовращатель містить 4 каскаду, кожен з яких може знаходиться в одному з двох станів, характеризуються фазовими зрушеннями 0 або (P = 1), (P = 2), (P = 3), (P = 4). За допомогою різних комбінацій станів каскадів фазовращателя може бути реалізований будь фазовий зсув в межах від 0 до з дискретом .

4. Погоджений кільцевої дільник потужності на рівні частини.

Полоскова дільники потужності є лінійними 6-полюснікамі НВЧ. У дільнику використовується паралельне розгалуження ліній передачі на вході 1, два чвертьхвильові трансформатора і поглинач у вигляді зосередженого резистора з нормованим опором R = 2. Така схема може бути отримана з гібридного кільця.

Список літератури

  1. А.Л. Драбкін і В.Л. Зузенко «Антенно-фідерні пристрої» Москва «Радянське радіо» Москва 1961р.

2. Д.М. Сазонов «Антени та пристрої НВЧ» Москва «Вища школа» 1988р.

  1. Д.І. Воскресенський «Антени та пристрої НВЧ. Проектування фазованих антенних решіток »Москва« Радіо і зв'язок »1982р.

  2. Д.І. Воскресенський "Пристрої НВЧ і антени. Проектування фазованих антенних решіток »Москва« Радіотехніка »2003р.

  3. Є.В. Жгутов, А.В. Маторін, А.В. Рубцов «Пристрої НВЧ і антени» Рязань 2002р.

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
36кб. | скачати


Схожі роботи:
Конструювання вібраторних антеною решітки
Побудова двофакторної моделі моделей парної лінійної прогресії і множинної лінійної регресії
Побудова алгоритму впорядкування лінійної таблиці
Конструювання антен
Синфазні решітка з рупорних антен
Лінійна решітка рупорних антен
Решітки
Лінійна решітка спіральних антен з електронним скануванням
Коливання кристалічної решітки
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru