Зміст
Постановка завдання
Загальні відомості
Оцінка смуги пропускання
Принцип дії дзеркальної антени
Висновок
Список використаної літератури
1. Постановка завдання
За технічним завданням необхідно розробити дзеркальну антену-параболоїд обертання: розрахувати її основні параметри, діаграму спрямованості і порівняти її з реальною ДН, а в ув'язненні намалювати ескіз антени, включаючи всі комутаційні вузли і можливий кріплення.
В якості опромінювача буду використовувати пірамідальний рупор, так як рупорні опромінювачі одні з найбільш простих опромінювачів, що дають гарні характеристики і нескладних у розрахунках.
Знаючи ДН рупора і функцію перерозподілу поля дзеркалом, апроксимується реальний закон розподілу зручним для подальшого розрахунку функціями , Тобто отримаємо
Коефіцієнти з j знаходимо методом інтерполювання, прирівнюючи ліву і праву частини рівності в N точках і вирішуючи систему N лінійних рівнянь.
Якщо точність апроксимації достатня, то далі розраховується ДН в головних площинах. (У даному випадку достатньо розрахувати ДН в одній з площин, так як ДН пірамідального рупора в обох площинах несильно відрізняються).
Тоді
Fj-парціальні множники системи, відповідні розподілу поля ;
F ег = (1 + cos ө) / 2 - ДН елементарної площадки.
Потім будуємо графік і по ньому визначаємо ширину ДН, рівень бічних пелюсток. Вони повинні відповідати розрахунковими даними.
Загальні відомості
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 ДН майже будь-якого типу з застосовуваних на практиці, високим ККД, малої шумовий температурою і т.д. Дзеркальні антени дозволяють легко 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 космічних зв'язків.
Дзеркальними антенами називаються антени, у яких поле в розкриві формується в результаті відбиття електромагнітної хвилі від металевої поверхні спеціального рефлектора (дзеркала). Джерелом електромагнітної хвилі зазвичай служить яка-небудь невелика елементарна антена, звана в цьому випадку опромінювачем дзеркала або просто опромінювачем. Дзеркало і опромінювач є основними елементами дзеркальної антени.
Дзеркало зазвичай виготовляється з алюмінієвих сплавів. Іноді для зменшення парусності дзеркало робиться не суцільним, а гратчастим. Поверхні дзеркала надається форма, що забезпечує формування потрібної діаграми спрямованості. Найбільш поширеними є дзеркала у вигляді параболоїда обертання, усіченого параболоїда, параболічного циліндра або циліндра спеціального профілю. Опромінювач поміщається у фокусі параболоїда чи вздовж фокальної лінії циліндричного дзеркала. Відповідно для параболоїда опромінювач повинен бути точковим, для циліндра - лінійним. Поряд з однозеркальнимі антенами застосовуються і многозеркальние.
Оцінка смуги пропускання
Смуга пропускання (робочий діапазон хвиль) - це той діапазон, в межах якого антена зберігає свої основні параметри (спрямовану дію, поляризаційну характеристику, узгодження з фідером) з заданою точністю. При великих варіаціях значень характеристик у загальному випадку доцільно ставити їх максимальні і мінімальні значення, між якими і будуть полягати фактичні величини. При незначних варіаціях достатньо вказати тільки середні їх значення. Смугу пропускання антени не можна визначати (як це прийнято в техніці підсилювачів або теорії коливальних контурів) за допомогою поняття спаду характеристики до рівня 3 дБ.
У загальному випадку дзеркальні антени мають широку смугу пропускання. Конструкції дзеркальних антен створюються в діапазонах від десятків метрів до міліметрів. У нашому випадку антена розрахована на довжину хвилі 3 см, і основні її параметри: розміри, глибина фокус, коефіцієнт посилення залежать від довжини хвилі, тому близькі до отриманих характеристиками вона буде мати в околиці даної довжини хвилі.
принцип дії дзеркальної антени
Електромагнітна хвиля, випроменена опромінювачем, досягнувши провідної поверхні дзеркала, збуджує на ній струми, які створюють вторинне поле, що зазвичай називають полем відбитої хвилі. Для того щоб на дзеркало потрапляла основна частина випромененої електромагнітної енергії, опромінювач повинен випромінювати тільки в одну півсферу в напрямку дзеркала і не випромінювати в іншу півсферу. Такі випромінювачі називають односпрямованими.
У розкриві антени відбита від дзеркала хвиля зазвичай має плоский фронт для отримання гострої діаграми спрямованості або фронт, що забезпечує отримання діаграми спеціальної форми (наприклад, типу cosec Θ). На великих (в порівнянні з довжиною хвилі і діаметром дзеркала) відстанях від антени ця хвиля відповідно до законів випромінювання стає сферичною.
Таким чином, точковий опромінювач (наприклад, маленький рупор), розташований у фокусі параболоїда, створює в поверхні дзеркала сферичну хвилю. Дзеркало перетворює її в плоску, тобто розбіжний пучок променів перетвориться в паралельний, чим і досягається формування гострої діаграми спрямованості.
Висновок
За результатами роботи вивчена антена повністю відповідає заданим характеристикам: довжина хвилі 3 см, Коефіцієнт посилення 3000, поляризація горизонтальна. Горизонтальну поляризацію отримуємо поворотом рупора так, щоб широка стінка зайняла вертикальне положення (тобто вектор Е розташовувався в горизонтальній площині).
У конструкції антени передбачений зовнішній приймач СВЧ, в якому сигнал перетвориться на більш низьку проміжну частоту і далі передається на ПЧ по коаксіальному кабелю в НЧ приймач.
Недоліком однозеркальних антен є те, що опромінювач повинен розташовуватися у фокусі дзеркала, отже, на значній відстані від дзеркала, що збільшує габарити антени в глибину і разом з системою кріплення вага антени. Особливо серйозним стає цей недолік при роботі таких антен з малошумящими підсилювачами. Довгий фідерний тракт, що йде від опромінювача до приймача, є джерелом значного шуму і може істотно знизити ефект, що дається малошумящими підсилювачами.
Список використаної літератури
Сазонов Д.М. Антени та пристрої НВЧ. М.: Вища школа. 1988.
Антени та пристрої НВЧ / під ред. Д.І. Воскресенського. М.: Сов. радіо, 1981.
Драбкін А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фідерні пристрої. М.: Сов. радіо, 1974.
Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектування антенно-фідерних пристроїв. М.: Енергія. Ленінгр. отд-ие, 1966.
Шпіндлер Е. Практичні конструкції антен. М.: Світ, 1989.
Пристрої НВЧ і антени: Методичні вказівки до курсового проектування / РГРТА. Сост.: В.І. Елумеев, А.Д. Касаткін, В.Я. Рендакова. Рязань, 1998.