3. Рівень бічних пелюсток d дБ 25
4. Потужність передавача в імпульсі, Вт 50
5. Тип опромінювача - Конічна рупорна антена
Вибрати і розрахувати:
1. Параметри опромінювача
2. Основні геометричні розміри дзеркал
3. Розподіл поля в розкриві
4. Діаграми спрямованості в вертикальної і
5. Лінію передачі
6. Коефіцієнт посилення і ефективність антени
7. Профілі перетину дзеркал
1. Конструкцію опромінювача
2. Загальний вигляд антени
3. Профілі перетину дзеркал
Двухзеркальная антена за схемою Кассегрена відноситься до апертурним антен. Вона складається з двох поверхонь, що відбивають (рис.1): основний - великого параболічного дзеркала і допоміжної - малого дзеркала у вигляді гіперболоїда.
Роль малого дзеркала полягає в перевідбиттів падаючої на нього сферичної хвилі опромінювача на велике дзеркало, при цьому, внаслідок геометричних властивостей гіперболи, відображена малим дзеркалом хвиля як би виходить з однієї точки - фокуса F1. Ця хвиля трансформується великим дзеркалом в плоску. Параболічне дзеркало випромінює так, як ніби в його фокусі знаходиться уявний опромінювач, створює сферичну хвилю. Другий фокус малого дзеркала поєднується з фазовим центром опромінювача - рупора F2.
Двох дзеркальна антена є більш компактною, ніж однозеркальная і забезпечує більш рівномірний розподіл порушення по розкриву, а так само є більш помехозащищенной.
До недоліку даного типу антен відноситься те, що, частина розкриву великого дзеркала затінена площиною малого дзеркала.
У наближенні геометричної оптики двох дзеркальна антена може бути зведена до еквівалентної однозеркальная параболічної антени, що має таке ж розподілу поля в розкриві і такі ж спрямовані властивості - з урахуванням затінення малим дзеркалом. Розрахунок спрямованих властивостей здійснюється з використанням параметрів опромінювача і еквівалентного параболоїда.
РОЗРАХУНОК геометричних параметрів АНТЕНИ
У двох дзеркальних антенах Кассегрена кути розкриву великого і малого дзеркал зазвичай лежать в інтервалах y = 70 ° - 90 °; f = 15 ° - 30 °.
При цьому в кут 2j повинна «вписуватися» діаграма спрямованості опромінювача за рівнем - (10 - 20) дБ, щоб створити необхідне амплітудне розподіл в розкриві і мати високий коефіцієнт перехоплення. Співвідношення діаметрів малого і великого дзеркал візьмемо рекомендованим d / D<0.2. так как большое затенение приводит к значительному росту боковых лепестков.
Знайдемо діаметр великого дзеркала виходячи із заданого коефіцієнта посилення. Заданий рівень бічних пелюсток наведено без урахування затінення апертури другим дзеркалом, Тому задамося рівнем бічних пелюсток приблизно на 4 дБ нижче заданого (-28,9 дБ).
Dq0.5 - ширина діаграми спрямованості, градуси
D - діаметр великого дзеркала, м
R - радіус великого дзеркала, м
l - довжина хвилі, м
Задамо f = 15 0 .Діаметр малого дзеркала розраховуємо за формулою:
Задамося кутом. Знаходимо фокусна відстань великого дзеркала.
Визначимо еквівалентна фокусна відстань, користуючись формулою:
Знайдемо додаткові параметри антени.
Результати розрахунку параметрів антени:
РОЗРАХУНОК ПАРАМЕТРІВ опромінювач
Як облучающего елемента в технічному завданні заданий конічний рупор, що порушується хвилею Н11. яка підводиться до нього за допомогою круглого хвилеводу. В цьому випадку, поле випромінювання в головних площинах визначається х-й складової електричного вектора і у-й складової магнітного вектора в розкриві. Ці складові мають таке амплітудно-фазовий розподіл в розкриві:
Де r - поточна радіальна координата розкриву, j - кутова координата, r0 - радіус розкриву, R-довжина рупора. Для розрахунку скористаємося формулами з [1].
Як було сказано вище, в кут 2f повинна «вписуватися» діаграма спрямованості опромінювача за рівнем - (10 - 20) дБ, щоб створити необхідне амплітудне розподіл в розкриві і мати високий коефіцієнт перехоплення. Отже, задаючись шириною діаграми спрямованості ми знаходимо радіус розкриву рупора, відповідно отримаємо:
Довжина оптимального рупора пов'язана з його діаметром наступним співвідношенням:
Визначимо максимальну фазову помилку на краях апертури, за формулою:
Так як рупор є облучателем дзеркальної антени, то постає питання визначення його фазового центру. Для рупорних антен з максимальною фазової помилкою на краю апертури положення фазового центру можна визначити за формулами:
Таким чином, отримали вихідні дані необхідні для розрахунку діаграми спрямованості опромінювача і антени за програмою.
РОЗРАХУНОК живляться лінії
Як опромінювача використовується конічний рупор, харчування таких рупорів здійснюється від круглого хвилеводу або через плавний перехід від прямокутного.
Застосуємо круглий хвилевід з основною хвилею. Хвилевід повинен підводити до опромінювача тільки хвилю і пропускати задану потужність.
Співвідношення радіуса хвилеводу і критичної довжини хвилі в хвилеводі:
Звідси r, враховуючи, що
Нижня межа роботи хвилеводу на основній частоті визначимо:
Таким чином, радіус хвилеводу слід вибирати з отриманого нерівності:
через можливі неоднорідностей, якості поверхні внутрішніх стінок хвилеводу, чистоти заповнює хвилевід повітря більше значення брати не рекомендується.
Визначимо максимальну потужність, яка може бути передана через хвилевід:
Максимальна потужність задовольняє умовам завдання P = 50 кВт.
Результатом розрахунку двухзеркальной антеною за схемою Кассегрена з'явилися геометричні параметри антени. Побудовано діаграми спрямованості опромінювача, антени в площинах E і H. зроблено розрахунок живлячої хвилеводу при максимальній продуктивності яку вона здатна передати. Розраховані коефіцієнт посилення G = 38,22 дБ при заданому 38дб, рівень бічних пелюсток -23,9дб, при заданому -25дб (розрахунковий рівень бічних пелюсток не повинен відрізнятися від заданого більш ніж ± 2 дБ). Також розрахували КВП антени, який дорівнює 0,525. Тому можна сказати, що вимоги технічного завдання виконані.
Список використаних джерел
2. Сазонов Д.М. та ін. "Антени та пристрої НВЧ" підручник для вузів. - Москва, "Вища школа" 1988р.
3. Айзенберг Г. З. Ямпільський В.Г. Терешин О.Н. "Антени УКВ" Москва, «Зв'язок" 1977р.
Діаграма спрямованості рупорної антени (опромінювача) в площині вектора Е.
Розподіл поля в розкриві головного дзеркала в площині вектора Е.
Діаграма спрямованості антени Кассегрена в площині вектора Е.
Діаграма спрямованості антени Кассегрена в дБ в площині вектора Е.
Діаграма спрямованості рупорної антени (опромінювача) в площині вектора Н
Розподіл поля в розкриві головного дзеркала в площині вектора Н
Діаграма спрямованості антени Кассегрена в площині вектора Н
Діаграма спрямованості антени Кассегрена в дБ в площині вектора Н
У цій роботі розрахована двухзеркальная антена за схемою Кассегрена, наведені її діаграми спрямованості, представлений зовнішній вигляд антени, розраховані параметри опромінювача, яким є рупорна антена, перевірено, яку потужність може проводити лінія передачі.
Всі розрахунки наведені в основній частині, ілюстрації - в додатках.
Інформація про роботу «Проектування двухзеркальной антени за схемою Кассегрена»
Розділ: Комунікації і зв'язок
Кількість знаків з пробілами: 8112
Кількість таблиць: 0
Кількість зображень: 11
стрижневий конічної діелектричної антени. В процесі проектування вдалося реалізувати антенно-фідерне пристрій задовольняє вихідними даними курсового проекту, а саме забезпечити роботу двухзеркальной антени за схемою Кассегрена на частоті 11 ГГц з шириною ДН Dq за рівнем -3 дБ в 1,5 градуса з рівнем бічних пелюсток не більше -18 , 3 дБ, коефіцієнтом посилення 41 дБ і коефіцієнтом.
пристрою впливають перешкоди у вигляді випромінювань космосу, Сонця, Землі і ін. планет. Правильний і точний облік всіх особливостей супутникового зв'язку дозволяє виконати оптимальне проектування системи зв'язку, забезпечити її надійну роботу в найбільш складних умовах і в той же час виключити зайві енергетичні витрати, що призводять до невиправданого ускладнення наземної та бортової апаратури. В.
сдіаметром розкриття 7-18 м. В області радіорелейного зв'язку застосовуються антени з діаметром розкриття від 0,5 до 5 м. У даній роботі необхідно розрахувати двухзеркальной параболічну антену кругової поляризації по схемі Кассегрена. 2. Основна частина 2.1 Розрахунок діаметрів дзеркал, фокусних відстаней і профілів дзеркал Знаходимо середню довжину хвилі заданого частотного діапазону: [м].
малого дзеркал відповідно; - кут розчину утворює параболи; - кут опромінення джерелом країв малого дзеркала. м, м. Використовуючи відомі формули розрахуємо основні геометричні характеристики антени Кассегрена. ексцентриситет малого дзеркала. фокус великого дзеркала. м. фокус малого дзеркала. м. фокус еквівалентного параболоїда. м. відстань до фазового центру.