Дзеркальна антена РЛС

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

скачати

Міністерство освіти і науки Російської Федерації

РГРТА

Кафедра РТС

Пояснювальна записка до курсової роботи з дисципліни

"Антени та пристрої НВЧ"

на тему:

"Дзеркальна антена РЛС"

Рязань 2004

Зміст

1. Введення

2. Розрахунок геометричних параметрів дзеркала і опромінювача

2.1 Основні параметри усіченого параболоїда

2.2 Основні розміри дзеркала

2.3 Основні розміри рупора

3. Розрахунок основних електричних параметрів і уточнення геометричних

3.1 Розрахунок діаграми спрямованості рупора

3.2 Апроксимація діаграми спрямованості рупора

3.3 Розрахунок розподілу амплітуди поля на випромінюючої поверхні дзеркала

3.4 Апроксимація розподілу амплітуди поля на випромінюючої поверхні дзеркала

3.5 Діаграма спрямованості дзеркальної антени

3.6 Розрахунок КНД дзеркальної антени

4. Конструктивний розрахунок

4.1 Розрахунок профілю дзеркала

4.2 Полегшення конструкції дзеркала

4.3 Розрахунок допуску на точність установки опромінювача у фокусі

4.4 Розрахунок допусків на точність виготовлення дзеркала

4.5 Опис конструкції

5. Висновок

Список літератури

Додаток

1. Введення

Дзеркальні антени є найбільш широко розповсюдженим типом антен в дециметровому і особливо в сантиметровому діапазонах хвиль. Таке широке застосування дзеркальних антен пояснюється відносною простотою їх конструкції, можливістю отримання діаграми спрямованості (ДН) майже будь-якого типу з застосовуваних на практиці, високим ККД, малої шумовий температурою і т.д. Дзеркальні антени легко дозволяють отримати равносигнальной зону, а деякі їх типи можуть застосовуватися для швидкого переміщення (хитання) ДН в просторі без помітних спотворень її форми в значній секторі кутів.

Дзеркальні антени є найбільш поширеним типом антен, використовуваних для радіотелескопів і антен з дуже великою спрямованістю, що застосовуються для цілей космічного зв'язку.

Широко використовуються дзеркала з параболічної формою поверхні (параболоїд обертання, усічений параболоїд обертання, параболічний циліндр.), Також поширені сферичні дзеркальні антени, двухзеркальние антени.

2. Розрахунок геометричних параметрів дзеркала і опромінювача

2.1 Основні параметри усіченого параболоїда

- Фокус; - Фокусна відстань; - Розмір розкриву у вертикальній площині; - Розмір розкриву в горизонтальній площині; - Кут розкриття (апертурний кут) у вертикальній площині; - Кут розкриття (апертурний кут) в горизонтальній площині.

2.2 Основні розміри дзеркала

Основні розміри дзеркала визначимо з виразу для коефіцієнта спрямованої дії (КНД) [1], де - Площа розкриву дзеркала; - Коефіцієнт використання поверхні; - Робоча довжина хвилі антени. КНД дорівнює заданому коефіцієнту підсилення , Якщо взяти ККД антени , Тому що , .

Для передавальної дзеркальної антени необхідно забезпечити таке опромінення, щоб ослаблення поля на краях по всьому контуру дзеркала було однаково і становило 10-14 дБ щодо його центру. З урахуванням цього умови визначаємо коефіцієнт використання поверхні за таблицею наведеною в [2]: . Вводимо поправку 25% (5% на тінь і 20% на перелив енергії через краї дзеркала) і отримуємо .

Тепер можна визначити площу розкриву:

.

Так як за завданням , То приймемо і отримаємо такі значення

, .

Задамося кутом розкриву дзеркала у вертикальній площині . Для передавальних антен апертурний кут лежить в межах . [1] Візьмемо . За куті визначаємо фокусна відстань дзеркала: , За яким визначаємо кут розкриття в горизонтальній площині

.

Так як на краях дзеркала повинне бути забезпечене ослаблення поле 10 дБ, то ширина нормованої діаграми спрямованості опромінювача по потужності на рівні 0,1 (за напруженістю на рівні 0,3) повинна бути рівною куті розкриву дзеркала.

В якості опромінювача візьмемо пірамідальний рупорний опромінювач, порушуваний прямокутним хвилеводом.

2.3 Основні розміри рупора

Розміри розкриву рупора виберемо по необхідної діаграмі спрямованості у відповідній площині. Ширина діаграми спрямованості пов'язана з розмірами розкриву і наступними співвідношеннями:

, , Звідки отримуємо

, ,

де - Ширина нормованої діаграми спрямованості рупора по напруженості на рівні 0,3 в площині Н, - Ширина нормованої діаграми спрямованості рупора по напруженості на рівні 0,3 в площині Є. Розрахуємо висоти рупора в площині Е і в площині Н:

,

Виберемо стандартний хвилевід по заданій довжині хвилі з таблиці наведеної в [4]. Візьмемо хвилевід R -70 з розмірами і граничної потужністю .

Перерахуємо за рівнянням стикування висоту рупора в площині Е

[2].

Кути розкриву рупора в площині Е і в площині Н:

3. Розрахунок основних електричних параметрів і уточнення геометричних

3.1 Розрахунок діаграми спрямованості рупора

Нормована діаграма спрямованості рупора в площині Е:

Нормована діаграма спрямованості рупора в площині Н:

3.2 Апроксимація діаграми спрямованості рупора

Апроксимуємо діаграму спрямованості рупора в площині Е в межах головного пелюстка функцією і для отриманого значення визначимо максимальний коефіцієнт використання поверхні дзеркала і відповідний йому оптимальний кут розкриття дзеркала у вертикальній площині .

Діаграма спрямованості досить добре апроксимується функцією тобто .

Значення і визначаємо за залежністю

при .

Таким чином а .

Перераховуємо фокусна відстань для оптимального кута розкриву

.

Уточнюємо фокусна відстань по синфазности випромінювання опромінювача тому з основним випромінюванням антени. Для забезпечення синфазности випромінювання повинне виконуватися умова , Де -Ціле число. [4]

; .

3.3 Розрахунок розподілу амплітуди поля на випромінюючої поверхні дзеркала

Нормований розподіл амплітуди поля у вертикальній площині описується виразом . Для переходу до залежності , - Координата точки по розкриву дзеркала, скористаємося виразом із геометричної оптики і отримаємо такий вираз:

,

змінюється від до .

Нормований розподіл амплітуди поля в горизонтальній площині описується виразом або залежно від координати по розкриву дзеркала

,

де змінюється від до .

3.4 Апроксимація розподілу амплітуди поля на випромінюючої поверхні дзеркала

Так як амплітуда поля на краях розкриву дзеркала відмінна від нуля, то

У цьому випадку зручна апроксимація . [1]

У вертикальній площині , Де , змінюється від до .

У горизонтальній площині

,

де , змінюється від до .

3.5 Діаграма спрямованості дзеркальної антени

Ненормована діаграма спрямованості дзеркальної антени без урахування тіні від опромінювача визначається виразом [2]. Ненормована діаграма спрямованості дзеркальної антени у вертикальній площині: . Нормована діаграма спрямованості: . Ненормована діаграма спрямованості дзеркальної антени в горизонтальній площині: . Нормована діаграма спрямованості: .

Нормована діаграма спрямованості з урахуванням тіні від опромінювача: у вертикальній площині , Де ; В горизонтальній площині , Де .

3.6 Розрахунок КНД дзеркальної антени

, - Діюча площа антени, - Максимальний коефіцієнт використання поверхні дзеркала, - Геометрична площа розкриву дзеркала, - Площа опромінювача, що закриває розкривши спереду. [4]

4. Конструктивний розрахунок

4.1 Розрахунок профілю дзеркала

Дзеркало являє собою усічений параболоїд обертання. Так як потрібно забезпечити однакове (10-14 дБ) ослаблення поля на краях по всьому контуру дзеркала, то його потрібно обрізати не по прямій лінії, а за деякою кривою, що є контуром рівної інтенсивності поля.

Діаграма прямокутного рупора на заданому рівні (10 дБ) має перетин, близьке до еліптичному. Таку ж еліптичну форму повинен мати контур дзеркала. [3]

Рівняння поверхні дзеркала в декартовій системі координат має такий вигляд: .

Перетин дзеркала вертикальною площиною має вигляд:

Перетин дзеркала горизонтальною площиною має вигляд:

4.2 Полегшення конструкції дзеркала

З метою зменшення ваги і парусність параболічних антен їх відбивачі виконують із грат або перфорують. Гратчаста поверхню виконується з металевих дротів або пластин. Відстані між елементами решітки повинні бути менше половини довжини хвилі, вектор електричного поля, випромінюваного опромінювачем, повинен бути паралельним елементам решітки.

Дзеркало можна вважати хорошим, якщо коефіцієнт проходження не перевищує 1%. Коефіцієнт проходження визначається як відношення енергії хвилі, що пройшла за дзеркало, до енергії падаючої хвилі.

Коефіцієнт проходження для параболоїда обертання можна розрахувати за такою наближеною формулою: , Де - Найменший розмір розкриву; - Фокусна відстань; - Коефіцієнт проходження для плоскої поверхні тієї ж конструкції, що і розглядається дзеркало; - Коефіцієнт нерівномірності поля.

Розрахуємо основні параметри для грат, виконаної з металевих дротів. Залежність коефіцієнта від відносної відстані між осями сусідніх проводів для нескінченної плоскої решітки наведена в [2]. Задамося значенням і значенням , -Радіус дроту. За цим значенням отримаємо . Коефіцієнт можна наближено вважати рівним коефіцієнту використання поверхні дзеркала [4], тоді або . Радіус дроту , Відстань між осями сусідніх проводів .

4.3 Розрахунок допуску на точність установки опромінювача у фокусі

Для отримання в розкриві параболічної антени хвилі з плоским фазовим фронтом необхідно фазовий центр опромінювача поміщати по можливості точніше у фокусі параболічної поверхні. Визначимо, з якою точністю необхідно виконувати цю умову. Допустимий зрушення опромінювача з фокусу визначається нерівністю

. [4]

4.4 Розрахунок допусків на точність виготовлення дзеркала

При визначенні допуску на точність виготовлення дзеркала виходять з допустимої фазової помилки в розкриві, рівної . Це дає: , Де -Допустиме відхилення радіуса вектора поверхні дзеркала. Допуск в центральній частині дзеркала дорівнює, таким чином, , А на периферії дзеркала може бути менш жорстким. [2]

Допуск в центральній частині дзеркала ; Допуск для більшого кута розкриву ; Допуск для меншого кута розкриву .

4.5 Опис конструкції

Отримана дзеркальна антена складається з наступних частин (див. додаток):

  1. рефлектор (дзеркало), що представляє собою усічений параболоїд обертання, і виконаний з тонких металевих проводів;

  2. опромінювач - пірамідальний рупор, що забезпечує вертикальну поляризацію;

  3. опори рефлектора;

  4. механізм обертання по азимуту;

  5. столик;

  6. механізм обертання за кутом місця;

  7. живильний хвилевід;

  8. оббортовка;

  9. опори опромінювача;

  10. платформа антени.

5. Висновок

В результаті виконання роботи була розроблена дзеркальна антена, яка задовольняє заданим технічним вимогам: забезпечено віялова діаграма спрямованості ( ); Робота здійснюється на довжині хвилі ; Забезпечена лінійна поляризація (вертикальна); передбачений захист від вітрового навантаження.

Список літератури

  1. Власов В.І., Берман Я.І. "Проектування високочастотних пристроїв радіолокаційних станцій". Ленінград, видавництво "Суднобудування". Ленінград, 1972.

  2. Жук М.С., Молочков Ю.Б. "Проектування антенно-фідерних пристроїв". М.-Л., Видавництво "Енергія", 1966.

  3. Драбкін А.Л. та ін "Антенно-фідерні пристрої". Ізд.2-е, доповнене і перероблене. М., "Рад. Радіо", 1974.

  4. Дорохов А.П. "Розрахунок і конструювання антенно-фідерних пристроїв". Видавництво Харківського університету, 1960.

Додаток

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
42.2кб. | скачати


Схожі роботи:
Лінзова антена РЛС і ППФ
Спіральна антена
Антена випромінює
Передавальна система РЛС Канал подсвета передавач підсвітки
Приймальна антена для СТВ
Приймальна антена приладу гідроакустичному зв`язку
Двухзеркальная параболічна антена кругової поляризації по схем
Загальні відомості про виріб 9С467-2 і пов`язаних з ним РЛС і засобів АСУ
Передавальна система РЛС Канал огляду передавач огляду
© Усі права захищені
написати до нас