Новости

Расчёт антенны типа волновой канал

Работа добавлена:






Расчёт антенны типа волновой канал на http://mirrorref.ru

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Рыбинская государственная авиационная технологическая академия им. П.А. Соловьева

Факультет радиотехники, электроники и информатики

Кафедра радиоэлектронных и телекоммуникационных систем

Курсовая работа

по курсу: «Техническая электродинамика»

тема: «Расчёт антенны типа “волновой канал”»

Исполнитель:

Бутурлина О.В.

«   » апреля 2004

Группа:

РО1-01

Преподаватель:

Беляков Н.Н.

«   » апреля 2004

Нормоконтроль:

Беляков Н.Н.

«   » апреля 2004

Рыбинск2004.

Содержание

  • 2. Определение оптимального сопротивления рефлектора
  • 3. Расчёт диаграмм направленности
  • 4. Расчёт коэффициента направленного действия (КНД)
  • 5. Расчёт входного сопротивления
  • 6. Определение геометрических параметров антенны
  • Список использованной литературы

1. Определение оптимального расстояния между вибраторами и определение оптимального сопротивления активного вибратора

Расчет антенны будем вести из следующих параметров:

  • количество директоров – 2;
  • активный вибратор – 1;
  • количество рефлекторов – 1;
  • собственное сопротивление активного вибратора и директоров одинаковое;
  • 33 канал ().

Так как для определения оптимального сопротивления и расстояния между директорами нужно изменять и то и другое, то для упрощения расчёта будем определять напряженности поля в зависимости от собственного сопротивления активного вибратора.

Напряженность поля для антенны без рефлектора определяется следующим образом [1]:

.

Найдём, протекающие через каждый вибратор.

Для антенны из трёх вибраторов система уравнений, определяющая токи в вибраторах без рефлектора, имеет вид [1]:

(1)

Решение системы (1) представляет собой подстановку рекуррентных соотношений, которые определяются через ток одного активного вибратора , токи связанного активного и одного пассивного вибратора ( и ), токи активного и двух пассивных вибраторов (,  и ).

Запишем необходимые формулы для токов , , , , ,  [1]:

;      (2)

;    (3)

;      (4)

;    (5)

;    (6)

;     (7)

;      (8)

.    (9)

Определим расстояние .

Поскольку расстояние между активным вибратором и первым директором , а так же расстояние между первым и вторым директорами  берётся из диапазона , то при данной длине волны  это расстояние будет определяться:

.

Так как расстояние между вибраторами должно быть одинаковым, то расстояние между вторым директором и активным вибратором равно удвоенному расстоянию между первым директором и активным вибратором. То есть:

.

Отношение для антенны из двух директоров имеет вид:

В таблице 1 приведены значения  из получившегося диапазона,соответствующие им значения , максимальные значения отношения амплитуды поля, излучаемого вперед (при ), к амплитуде поля, излучаемого назад (при ) и значения сопротивлений при них.

Таблица 1.

, м

, м

Max

, Ом

0,1

0,2

1,7237

-120

0,12

0,24

1,6836

-10

0,14

0,28

3,2316

-10

0,16

0,32

5,6274

-18

Из таблицы найдём максимальное значение отношения. Максимальным оно будет при , а соответствующее ему значение сопротивления равно .

С помощью программыMathCAD построим график зависимости от сопротивления при .

Получившийся график представлен на рисунке 1.

Рисунок 1 – Зависимость напряженности поля от собственного сопротивления активного вибратора при .

По результатам расчетов делаем вывод: максимальное значение отношение достигается при значении собственного сопротивления , расстоянии между директорами , . Таким образом, дальнейшие расчёты будут вестись при найденных значениях ,  и .

Определим токи в вибраторах без учета рефлектора по формулам (2), (4), (5), (7), (8), (9):

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

2. Определение оптимального сопротивления рефлектора

Для определения оптимального сопротивления рефлектора воспользуемся значениями токов и сопротивлений, вычисленных ранее. Так же как и в предыдущем пункте построим графики изменения напряжённости поля от изменения собственного сопротивления рефлектора.

Для антенны с рефлектором система уравнений имеет вид [1]:

(10)

Рекуррентные соотношения для нахождения токов в антенне имеют вид [1]:

;

;

,

где.

Токи в антенне с рефлектором находятся следующим образом [1]:

;   (11)

;       (12)

;       (13)

.      (14)

В таблице 2 приведены значения оптимального расстояния между рефлектором и активным вибратором из интервала,соответствующие им максимальные значения отношения и значения собственных сопротивлений рефлекторовY  Ом.

Таблица2.

, м

Max

, Ом

0,1

4,6457

49

0,12

17,564

28

0,14

3,4288

24

0,16

1,7513

38

Из таблицы найдём максимальное значение отношения. Максимальным оно будет равным  при , а соответствующее ему значение собственного сопротивления рефлектора равно .

С помощью программыMathCAD построим график зависимости от собственного сопротивления рефлектора.

Получившийся график представлен на рисунке 2.

Рисунок 2 – Зависимость напряженности поля от собственного сопротивления рефлектора при .

Определим токи в вибраторах без учета рефлектора по формулам (2), (4), (5), (7), (8), (9), (11), (12), (13), (14):

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

3. Расчёт диаграмм направленности

Для расчёта диаграммы направленности воспользуемся следующими соотношениями [1]:

;      (15)

;        (16)

;   (17)

;(18)

.         (19)

Диаграммы направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях представлены на рисунках 3 и 4 соответственно:

Рисунок 3 – Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости.

Рисунок 4 – Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости.

4. Расчёт коэффициента направленного действия (КНД)

КНД рассчитывается по формуле [1]:

,(20)

гдеL– длина антенны,

K1 – коэффициент.

ВеличинаK1 определяется из графика, представленного на рисунке 5 [1]:

Рисунок 5 – Вспомогательный график для расчёта коэффициента направленного действия антенны.

В данном случае длина антенны равна:

.

Тогда отношение длины антенны к длине волны равно:

.

Из графика, приведённого на рисунке 5, определим значениеK1, соответствующее . Оно равно:

.

Полученные значенияK1 и  подставим в выражение (20). Получим значение КНД:

.

5. Расчёт входного сопротивления

Для расчёта входного сопротивления воспользуемся формулой [1]:

.

Ток активного вибратора  был найден ранее. Зависимость входного сопротивления от размеров антенны будет иметь вид:

Рисунок 6 – Зависимость входного сопротивления от размеров антенны.

Реактивная составляющая входного сопротивления не равна нулю, потому что ранее принятое собственное сопротивление активного вибратора не компенсирует наведённое сопротивление. Для получения высокого коэффициента бегущей волны необходимо равенство нулю реактивной частиZвх, поэтому исходят из условия:

,

при выполнении которого происходит взаимная компенсация наведённого и собственного реактивного сопротивлений..

Найдём величину входного сопротивления при . Тогда:

.

6. Определение геометрических параметров антенны

Для прямолинейного тонкого вибратора с круглым поперечным сечением длинной, близкой к , реактивное сопротивление можно определить по формуле:

.

гдеа - радиус поперечного сечения вибратора,

- укорочение или удлинение вибратора по сравнению с .

Таким образом, можно найти линейные размеры вибраторов.

Исходные данные для решения поставленной задачи следующие:

,

.

Для определения линейного размера директора воспользуемся формулой:

,

где  - расчётное сопротивление директора, равное-18 Ом.

На рисунке 7 представлена зависимость линейного размера директора от радиуса поперечного сечения.

Рисунок 7 - Зависимость линейного размера директора от радиуса поперечного сечения.

Из рисунка определим линейные размеры.

Возьмем радиус директора равным 5 мм (0,005 м), тогда его длина составит 0,276 м. Если выбрать радиус директора равным 6 мм (0,006 м), то в этом случае его длина будет равна 0,275 м.

Для определения линейного размера рефлектора воспользуемся формулой:

,

где  - расчётное сопротивление рефлектора, равное28 Ом.

На рисунке 8 представлена зависимость линейного размера рефлектора от радиуса поперечного сечения.

Рисунок 8 - Зависимость линейного размера рефлектора от радиуса поперечного сечения.

Возьмем радиус сечения рефлектора равным 5 мм (0,005 м), тогда его длина составит 0,299 м.

Для активного вибратора линейные размеры определяются из формулы:

,

где -собственное реактивное сопротивление, равное:

,

в свою очередь   - определено в п. 3,

- определено в п.5.

На рисунке 9 представлена зависимость линейного размера активного вибратора от радиуса поперечного сечения.

Рисунок 9 - Зависимость линейного размера активного вибратора от радиуса поперечного сечения.

Возьмем радиус сечения активного вибратора равным 5 мм (0,005 м), тогда его длина составит 0,293 м.

Окончательные результаты расчёта линейных размеров антенны сведены в таблицу 3.

Таблица 3

Тип вибратора

, м

а, м

1-й директор

0,276

0,005

2-й директор

0,276

0,005

Активный вибратор

0,293

0,005

Рефлектор

0,299

0,005

На рисунке 10 представлен внешний вид антенны типа “волновой канал”.

Рисунок 10 - внешний вид антенны типа “волновой канал”.

Список использованной литературы

  1. Пособие к курсовому проектированию по антенно-фидерным устройствам. Рыбинск. 2003.

Расчёт антенны типа волновой канал на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Расчет малошумящей однозеркальной параболической антенны

2. Реферат Расчет офсетной зеркальной антенны для приема сигнала, со спутника на геостационарной орбите

3. Реферат Обобщенная структура систем электросвязи. Понятия: канал электросвязи, канал передачи, система передачи

4. Реферат Расчет детали типа тел вращения

5. Реферат Выбор и расчёт питательных насосов на ТЭС и АЭС. Схемы включения питательных и бустерных насосов. Выбор типа насоса и расчёт мощности. Антикавитационный запас

6. Реферат Расчет уравновешивающего механизма толкающего типа с пружинным аккумулятором

7. Реферат Тепловой расчет и построение индикаторной диаграммы ДВС судна типа сухогруз «Пилстик»

8. Реферат РАСЧЁТ ПРОИЗВОДСТВЕННОЙ ПРОГРАММЫ, ОБОСНОВАНИЕ ТИПА ПРОИЗВОДСТВА И ФОРМЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВЕННОГО ПРОЦЕССА

9. Реферат РАСЧЕТ СУДОВОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, ВЫБОР ЧИСЛА, ЕДИНИЧНОЙ МОЩНОСТИ И ТИПА ГЕНЕРАТОРНЫХ АГРЕГАТОВ

10. Реферат Гипотеза Планка. Волновая модель атома Шредингера. Корпускулярно-волновой дуализм. Принцип неопределенности