Новости

АФУ СВЧ диапазона контрольная работа

Работа добавлена:






АФУ СВЧ диапазона контрольная работа на http://mirrorref.ru

Федеральное агентство связи

Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Межрегиональный центр переподготовки специалистов

Контрольная работа

По дисциплине:АФУ СВЧ диапазона

Выполнил

Группа:РБТ-22

Вариант:

Проверил:Ищук Анатолий Алексеевич

Новосибирск 2014г.

Задача № 1.

Линейная антенная решетка состоит изn ненаправленных (изотропных) излучателей (n=15), которые расположены на расстоянии d1 / λ друг от друга (d1 / λ=0,4), Ψ1˚=5. Излучатели питаются синфазными токами одинаковой амплитуды.

Требуется определить:

- ширину диаграммы направленности по половинной мощности0.5 и по направлениям нулевого излучения0 (в плоскости расположения излучателей).

- направления, в которых отсутствует излучение в пределах 1-го квадранта (φ0 ≤ 90˚).

- направление максимумов боковых лепестков в пределах     1-го квадранта (φmax ≤ 90˚).

- значения нормированной характеристики направленности главного лепестка под угламиφ = 0˚ , 2˚ , 4˚ , 6˚ , 8˚ , 10˚.

- рассчитать относительную интенсивность боковых лепестков диаграммы направленности в пределах 1-го квадранта (φ ≤ 90˚).

- величину несинфазности токов возбужденияψ, необходимую для того, чтобы угол максимального излучения был равенφ1.

- коэффициент направленного действия.

Нарисовать антенную решетку и построить в прямоугольной системе координат ориентировочную диаграмму направленности.

Примечание: Отсчет угловφ производится относительно перпендикуляра к оси, вдоль которой расположены излучатели.

Решение:

Ширина диаграммы направленности по половинной мощности0.5 и по направлениям нулевого излучения0 (в плоскости расположения излучателей):

.(1)

Выражение (1) представляет собой результирующее поле решетки в точке приёма, где Е1m – амплитуда поля, - его фаза, а выражение в квадратных скобках характеризует зависимость поля от угла обхода решетки, т. е. её диаграмму направленности. Этот множитель называется множителем системы (решетки):

.(2)

Наличие тригонометрических функций в выражении (2) показывает, что в диаграмме направленности имеет место чередование максимумов и минимумов. Первый максимум называется основным лепестком диаграммы направленности. Остальные максимумы называются боковыми или побочными лепестками. Минимумы ДН (Fc=0) имеют место при условии, когда аргумент синуса в числителе формулы (2) кратен:

, гдеm – числа натурального ряда (m=0,1,2…).

Отсюда: .(3)

Первый минимум образуется приm=0.

В этом случае:,(4)

или .

Величина0 называется шириной главного лепестка по нулевому излучению. В многоэлементных решетках0 может принимать очень малые значения (до долей градуса). Тогда без большого ущерба в формуле (4) значение синуса можно заменить аргументом.

Отсюда:   (рад).(5)

Подставляя значения в формулу (5), получим: .

Переведем в градусы: ;.

По уровню половинной мощности (0,707 по напряженности поля) ширина главного лепестка определяется из условия:

F(φ)=0,707(6)

Условие (6) выполняется, если рад.

Тогда  радиан, или  град.

Подставляя значения, получим: .

Направления, в которых отсутствует излучение в пределах 1-го квадранта (φ0 ≤ 90˚):

Минимумы диаграммы направленности (Fc=0) имеют место при условии, когда аргумент синуса в числителе формулы (2)  кратенπ:

, где m – числа натурального ряда (m=0,1,2…).

Отсюда: .

Найдем минимумы:

приm=1:

приm=2:

приm=3:

Направление максимумов боковых лепестков в пределах     1-го квадранта (φmax ≤ 90˚):

При достаточно большом значенииnd направление максимумов боковых лепестков приближенно можно найти из условия максимума числителя в формуле (2).

Приравнивая аргумент числителя к значению , гдеm=1,2,3… получим максимумы:

; ; .

Найдем максимумы:

приm=1:

приm=2:

приm=3:

приm=4:

Значения нормированной характеристики направленности главного лепестка под угламиφ = 0˚ , 2˚ , 4˚ , 6˚ , 8˚ , 10˚:

Нормированную диаграмму направленности раскрыва найдем по формуле: , приφ = 0˚ максимум излучения решетки направлен по нормали к оси решетки: ,

приφ = 2˚ (0,03491 рад.):

приφ = 4˚ (0,06981 рад.):

приφ = 6˚ (0,10472 рад.):

приφ = 8˚ (0,13963 рад.):

приφ = 10˚ (0,17453 рад.):

Рассчитываем относительную интенсивность боковых лепестков диаграммы направленности в пределах 1-го квадранта (φ ≤ 90˚):

Интенсивность боковых лепестков уменьшается  по мере роста их номера. Так для первого бокового лепестка (m=1):

для второго (m=2):

для третьего (m=3):

для четвёртого (m=4):

Рассчитываем величину несинфазности токов возбужденияψ, необходимую для того, чтобы угол максимального излучения был равенφ=5°:

Для получения однонаправленного излучения необходимо, чтобы в направлении максимума излучения отставание по фазе поля второго вибратора от поля первого из-за разности хода лучей компенсировалось опережением по фазе за счет фазы питающего тока:

Рассчитываем коэффициент направленного действия:

Коэффициент направленного действия (КНД) определяется по формуле:

,где значение 2φ0,5˚ выражается в градусах, значит коэффициент направленного действия:.

Как правило, линейную антенную решетку (рисунок 1) собирают из одинаковых антенн, расположенных в одну линию. В качестве элемента решетки могут использоваться не только вибраторы, но и другие простые антенны – спирали, рупоры, параболоиды и т.д. В зависимости от назначения количество элементов колеблется от единиц до сотен тысяч:

Рис. 1. Антенная решётка.

Диаграммой направленности антенны (ДН) называется зависимость амплитуды напряженности поля от угла обхода антенны по окружности произвольного радиуса:E=f(φ).

Диаграмма направленности позволяет определить угол, в секторе которого излучается основная часть энергии. Диаграмма направленности строится либо в декартовых (прямоугольных), либо в полярных координатах. Полярные координаты дают более наглядную картину направленных свойств антенны, а декартовы координаты позволяют сделать более точные количественные оценки ДН.

Построим в прямоугольной системе координат ориентировочную диаграмму направленности (рисунок 2):

Рис. 2. Диаграмма направленности.

Задача № 2а.

Пирамидальная рупорная антенна (рисунок 1) имеет оптимальную длину и возбуждается прямоугольным волноводом на частоте f = 3ГГц. Ширина диаграммы направленности в плоскостях Е и Н одинакова, а коэффициент направленного действия равен Д =200.

Рис. 1. Пирамидальная рупорная антенна.

Требуется определить:

а) размеры поперечного сечения, питающего рупор волноводаа иb.

б) размер раскрыва рупора в плоскостиН -ар.

в) размер раскрыва рупора в плоскостиЕ -bр.

г) ширину  диаграммы  направленности  по  направлениям  нулевого излучения.

Решение:

Определим размеры поперечного сечения, питающего рупор волновода а и b:

Длина волны: λ = с/f = 3∙108/3∙109 = 0,1(м), где с = 3∙108 (м/сек) - скорость света.

Волновод прямоугольного сечения как правило работает на основной волне Н10. Для этого размеры его поперечного сечения выбираются из условия:

a = 0,7λ ;b = 0,4λ , следовательно:a = 0,7∙0,1 = 0,07 (м);b = 0,4∙0,1 = 0,04 (м).

Определим размерраскрыва рупора в плоскости Н - ар, Е - bр:

Коэффициент направленного действия определяется по формуле: , где S – площадь раскрыва, ν - коэффициент использования поверхности раскрыва (у рупорной антенны с учётом несинфазности и неравномерности возбуждения составляет 0,64), тогда площадь раскрыва равна:

Оптимальная длина рупора определяется как:

Так как рупор пирамидальный, то:

Отсюда следует:

- размерраскрыва рупора в плоскости Н равен:

- размерраскрыва рупора в плоскости Е равен:

Определим ширину  диаграммы  направленности  по  направлениям  нулевого излучения:

Ширина главного лепестка по нулевому уровню  определяется из условия , где , значит:

приm=1: .

Найдем :

Ширину диаграммы направленности основного лепестка по направлениям нулевого излучения определим по формуле:

, где .

Тогда: .

Литература:

  1. Конспект лекций.
  2. Кочержевский Г.Н., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства. – М.: Радио и связь, 1989.
  3. Андрусевич Л.К., Ищук А.А. Антенно-фидерные устройства. Учебное пособие. – Новосибирск, 2006.
  4. Драбкин А.Л., Коренберг Е.Б. Антенны.– М.: Радио и связь, 1992.
  5. Айзенберг Г.З. Коротковолновые антенны.
  6. Айзенберг Г.З., Ямпольский В.Г., Терёшин О.Н. Антенны УКВ. 4.12. – М.: Связь, 1977.
  7. Долуханов М.П. Распространение радиоволн. – М.: Связь, 1972.
  8. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. – М.: Энергия, 1966.
  9. Фрадин А.З. Антенно-фидерные устройства. – М.: Связь, 1977.

АФУ СВЧ диапазона контрольная работа на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат ПРОФОРИЕНТАЦИОННАЯ РАБОТА ШКОЛЬНОГО СОЦИАЛЬНОГО ПЕДАГОГА КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

2. Реферат Экология контрольная работа

3. Реферат Контрольная работа по правоведению

4. Реферат КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ПРАВОВЕДЕНИЮ

5. Реферат Контрольная работа по физике

6. Реферат Контрольная работа по коммуникации

7. Реферат Деликтология контрольная работа

8. Реферат Контрольная работа по химии

9. Реферат Прогнозирование контрольная работа

10. Реферат Контрольная работа по предпринимательству