Конструювання антен

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

скачати

Міністерство освіти Російської Федерації
УРАЛЬСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ-УПІ
"Пласке ФАР з дискретним фазирования"
Курсова робота
Єкатеринбург 2004

Зміст
Введення
1. Вихідні дані
2. Параметри ФАР
2.1 Параметри одиночного випромінювача
2.2 Параметри антеною решітки
2.3 Схеми живлення і фазування решітки
3. Розрахунок схеми живлення
3.1 Розподіл потужності з випромінювачам
3.2 Розрахунок дільників потужності
4. Розрахунок фазовращателей
4.1 Вибір дискрета фази
4.2 Розрахунок прохідного ФВ
4.3 Розрахунок шлейфним ФВ
4.4 Коди управління фазою при скануванні
Бібліографічний список

Введення
В даний час антени НВЧ широко застосовують у різних областях радіоелектроніки. Широке поширення отримали гостронаправлених скануючі антени. Сканування дозволяє здійснювати огляд простору, супровід і визначення кутових координат рухомих об'єктів. Застосування ФАР для побудови скануючих гостронаправлених антен дозволяє реалізувати високу швидкість огляду простору і сприяє збільшенню обсягу інформації про розподіл джерел випромінювання або відбиття електромагнітних хвиль в навколишньому просторі.
До сучасних антенним систем пред'являються жорсткі вимоги до габаритних розмірів, ваги. Застосування мікроелектронних пристроїв НВЧ, виконаних на основі смужкових ліній передачі, дозволяє значно зменшити масу і розміри антени.


1. Вихідні дані:

1. Частота 1,9 ГГц,
2. Ширина діаграми спрямованості (за рівнем -3 дБ) , ,
3. Рівень бічних пелюсток дб,
4. Максимальний кут відхилення променя ,
5. Потужність передавача P = 600 Вт,
6 смуга резонатор - тип випромінювача,
7. Площина XOZ.
У даній роботі необхідно спроектувати плоску ФАР з дискретним фазування.

2. Підбір параметрів ФАР

2.1 Параметри одиночного випромінювача

У якості випромінювача в даній роботі використовується прямокутний смуга резонатор. Матеріалом підкладки служить Флан-10, що має і .
Довжина хвилі у вільному просторі визначається як мм. Резонансна довжина антени 24 мм. Розмір а визначає випромінювання торця резонатора і вхідний опір, змінюючи його можна добитися необхідного розподілу по потужності. Визначення розміру а можна знайти в розділі розрахунку схеми живлення. Для спрощення конструкції резонатора зсув від краю приймемо рівним 0.

Рис. SEQ Рис. \ * ARABIC 1 смуга випромінювач

2.2 Вибір параметрів антенної решітки

Оскільки сканування проводиться тільки в одній площині XOZ, то крок решітки вздовж OX і OY буде визначатися по-різному.
Максимально допустимий крок уздовж осі OX дорівнює мм. Призначимо dx = 75 мм.
Максимально допустимий крок уздовж осі OY дорівнює мм. Призначимо dy = 105 мм.
Для заданого рівня бічних пелюсток -30 дб виберемо закон розподілу . Даному рівню задовольняє величина п'єдесталу , Але враховуючи, що при дискретному характері порушення УБЛ зросте по порівняння з безперервним, візьмемо . Ширина діаграми спрямованості (за рівнем -3 дБ) визначає загальні геометричні розміри решітки: м, м.
Кількість елементів у решітці можна знайти як і . Округлимо до 8, тоді розмір ly збільшиться до 0,84 м. Загальна кількість об'єктів в решітці одно .

2.3 Вибір схеми живлення і фазування решітки

Так як ФАР повинна виробляти сканування в одній площині XOZ, то управління фазою необхідно здійснювати тільки за стовпцями. Кількість фазовращателей (ФВ) визначається кількістю стовпців, .
Амплітудне розподіл поля в площині YOZ, тобто по рядках можна реалізувати змінюючи вхідні провідності випромінювачів, тим самим змінюючи розподіл струму по них. Для реалізації розподілу поля по стовпцях виберемо паралельну схему живлення, тому що вона забезпечує рівність електричних довжин до всіх стовпців АР, і тому не потрібне коригування по фазі. Кількість стовпців-16-кратно цілій степені числа 2, тому в якості подільника зручно використовувати трійникового дільник потужності.

3. Вибір і розрахунок схеми живлення

3.1 Вибір параметрів лінії передачі

Лінія передачі є микрополосковой, тому що діелектрична проникність матеріалу підкладки . Виберемо висоту підкладки h = 3 мм і товщину смужка t = 20 мкм, хвильовий опір лінії r = 25 Ом, при цьому ширина смужка складе w = 9,2 мм. Ці параметри забезпечують реалізація конструкції дільників потужності і ФВ.

 

3.2 Розподіл потужності з випромінювачам

Амплітудне розподіл поля в розкриві антени визначається наступним чином:
f (x, y) = f (x) f (y), де
- Амплітудне розподіл поля в площині XOZ,
- Амплітудне розподіл поля в площині YOZ.
Випромінювачі в стовпцях можна представити у вигляді паралельного включення їх вхідних провідностей, тоді розподіл поля вздовж рядків можна реалізувати як розподіл струму на випромінювачах відповідно до їх вхідний провідністю.
Провідність випромінювачів визначається наступним чином
, Де j-номер елемента в стовпці.
, .
Таблиця 1
Випромінювачі
1
2
3
4
5
6
7
8
Gвх, мСм
0,22
1,77
6,5
12
12
6,5
1,77
0,22
a, мм
2,1
17
61
109
109
61
17
2,1
Конструкцію випромінювачів у стовпці ФАР можна знайти у додатку 4.
Далі проведемо знайдемо розподілу потужності з випромінювачам, який буде потрібно для розрахунку дільників потужності. Позначимо потужність, яка повинна надходити до випромінювач як , Де i = 1 .. 16, j = 1 .. 8. Будемо припускати, що втрат у схемі живлення не існує і вся потужність, що підводиться Po розподіляється між випромінювачами. Тоді визначається як
, Де , - Координати i, j-випромінювача
Так як амплітудне розподіл симетрично в обох площинах, то і розподіл потужності по випромінювачам є симетричним, тобто досить знайти потужності для випромінювачі, які перебувають з 1 по 8 стовпець і з 1 по 4 рядок. У табл. 1 наводяться результати розрахунку (Po = 600 Вт)

Таблиця 2
, Вт
1
2
3
4
5
6
7
8
1
0,006
0,016
0,047
0,111
0,211
0,332
0,443
0,509
2
0,048
0,127
0,369
0,877
1,669
2,627
3,505
4,033
3
0,177
0,464
1,35
3,204
6,101
9,599
12,81
14,74
4
0,317
0,829
2,414
5,73
10,909
17,164
22,905
26,357

3.3 Розрахунок дільників потужності

В якості подільника, як зазначалося вище, був обраний трійникового дільник.
Всі подільники-15 шт., Можна умовно розбити на кілька груп:
m1-дільники, що має в одному плечі 1 стовпець (8 шт.)
m2 - подільники, об'єднуючі m1 (4 шт.)
m3-дільники, що об'єднують m2 (2 шт.)
m4 - подільники, об'єднуючі m3 (1 шт.)
Дільник m4 має коефіцієнт розподілу по потужності, рівний 1. Для інших дільників цей коефіцієнт визначається як
, Де
- Потужність у другому плечі дільника,
- Потужність у третьому плечі дільника,
Тоді хвильові опору l / 4 трансформаторів визначаються як , , R = 25 Ом-хвильовий опір лінії. У всіх трансформаторів довжина становить lл / 4 = 14,5 мм

Таблиця 3
Подільники

, Ом / w, мм
, Ом / w, мм
m11
2,62
29,4 / 7,2
47,5 / 3,1
m12
2,37
29,8 / 7,1
46 / 3,4
m13
1,57
32 / 6,3
40,1 / 4,3
m14
1,15
34,2 / 5,7
36,6 / 5,1
m21
7,1
26,7 / 8,3
71,2 / 1,2
m22
1,75
31,3 / 6,5
41,5 / 4,1
m3
8,32
26,4 / 8,5
76,34 / 1
m4
1
35,35 / 5,4
35,35 / 5,4

4. Розрахунок фазовращателей

 

4.1 Вибір і розрахунок дискрета фази

Дискретне фазування призводить до зростання УБЛ, тому дискрет фази вибирається з обліку максимального допустимого росту бічних пелюсток і мінімальної дискретності переміщення променя при скануванні.
, Де
-Дискрет фази.
Виходячи з вимог ТЗ =- 30 дб, визначаємо = 2p/32. При цьому . M = 32 = , Тобто ФВ є 5 - розрядним.

4.2 Розрахунок прохідного ФВ

ФВ на p і p / 2 реалізуються на основі прохідного ФВ. По заданому зрушення фази визначається різниця довжин відрізків.

Для = P = 29 мм, для = P / 2 = 14 мм.
Конструкцію прохідного ФВ на 90 ° представлена ​​на рис. 5. Як pin діодів використовується 2А507А. Для управління ФВ потрібно двозначний код: 10-0 °, 01-90 ° (аналогічно і для ФВ на 180 °).

4 .3 Розрахунок шлейфним ФВ
ФВ на p / 4, p / 8 і p/16 реалізуються на основі шлейфним ФВ. Для розрахунку потрібні параметри pin діода 2А507А: 1,5 Ом, 2 Ом, С = 1,2 пФ.
1) Визначаємо хвильовий опір відрізка лінії, до якого підключений pin діод:
2) Визначаємо довжину відрізка лінії з умови оптимізації за фазі: ,
3) Обчислюємо реактивність на вході основної лінії виходячи з необхідного фазового зсуву:
4) Визначаємо опір шлейфу, яке з опором основної лінії забезпечує нормовану провідність :
5) Розраховуємо параметри l / 4 трансформатори для узгодження і :
Опір між ООФ визначається як , = 14,5 мм
У табл. 3 представлені результати розрахунку шлейфним ФВ.
Таблиця 4
ФВ
, Ом / w1, мм
L1, мм
/ W2
, Ом / w, мм
45 °
60,4 / 1,8
20
60,4 / 1,8
23,1 / 10,3
22,5 °
60,4 / 1,8
20
87,1 / 0,6
24,5 / 9,4
11,25 °
60,4 / 1,8
20
123,8 / 0,1
24,9 / 9,2
Загальне число діодів, що застосовуються в ФАР, становить N = 16 (4 * 2 +2 * 3) = 224.
Для управління ФВ необхідно використовувати Uпр = +12 В, що відповідає логічній 1, і Uобр =- 12 В, що відповідає логічному 0. Тоді максимально споживана усіма діодами потужність складе , Вт.

Рис. 5 Конструкції прохідного і шлейфним ФВ на 90 ° і 45 ° відповідно

4.4 Коди управління фазою при скануванні

Фаза для кожного ФВ, що має структуру як на рис. 4, розраховується наступним чином
, ,
де E (x)-виділення цілої частини числа х
Визначивши, визначаємо коди управління фазообертачі. У додатку наводиться таблиця значень кодів управління ФВ в позитивній області сканування. При скануванні в негативному секторі кутів ( ) Фазировку каналів необхідно проводити в зворотному порядку, тобто код фази 1-го каналу при позитивному вугіллі сканування буде кодом фази 16 каналу при негативному вугіллі сканування, код фази 2-го каналу - кодом фази 15 і т.д.

Список використаної літератури
1. Проектування інтегральних пристроїв НВЧ: Довідник / Ю.Г. Єфремов, В.В. Конін, Б.Д. Солганик та ін - К: Техніка, 1990.-159 с.
2. Антени та пристрої НВЧ. Проектування фазованих антенних решіток. Під ред. Д.І. Воскресенського. - М.: Радіо і зв'язок, 1994 - 592 с.
3. Сазонов Д.М. Антени та пристрої НВЧ: Учеб. для радіотехніч. спец. вузів. - М.: Вищ. шк., 1988 .- 432 с.
4. Хижа Г.С., Вендік І.Б., Серебрякова Є.А. НВЧ фазообертачі і перемикачі: Особливості створення на pin-діодах в інтегральному виконанні. М.: Радіо і зв'язок, 1984 - 184 с.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Комунікації, зв'язок, цифрові прилади і радіоелектроніка | Курсова
81.7кб. | скачати


Схожі роботи:
Синфазні решітка з рупорних антен
Лінійна решітка рупорних антен
Побудова лінійної решітки вібраторних антен
Лінійна решітка спіральних антен з електронним скануванням
Проект будівництва радиобашни для розміщення антен стільникового та радіорелейного зв`язку
Конструювання
Конструювання мікросхем
Конструювання насильства
Конструювання одягу 2
© Усі права захищені
написати до нас