![]() |
||
Главная Рефераты по авиации и космонавтике Рефераты по административному праву Рефераты по безопасности жизнедеятельности Рефераты по арбитражному процессу Рефераты по архитектуре Рефераты по астрономии Рефераты по банковскому делу Рефераты по биржевому делу Рефераты по ботанике и сельскому хозяйству Рефераты по бухгалтерскому учету и аудиту Рефераты по валютным отношениям Рефераты по ветеринарии Рефераты для военной кафедры Рефераты по географии Рефераты по геодезии Рефераты по геологии Рефераты по геополитике Рефераты по государству и праву Рефераты по гражданскому праву и процессу Рефераты по делопроизводству Рефераты по кредитованию Рефераты по естествознанию Рефераты по истории техники Рефераты по журналистике Рефераты по зоологии Рефераты по инвестициям Рефераты по информатике Исторические личности Рефераты по кибернетике Рефераты по коммуникации и связи Рефераты по косметологии Рефераты по криминалистике Рефераты по науке и технике Рефераты по кулинарии Рефераты по культурологии Рефераты по зарубежной литературе Рефераты по логике Рефераты по логистике Рефераты по маркетингу |
Курсовая работа: Коллинеарная антенная решетка с параллельным возбуждениемКурсовая работа: Коллинеарная антенная решетка с параллельным возбуждениемФедеральное агентство по образованию РФ Рязанский государственный радиотехнический университет Кафедра РУС Курсовой проект по дисциплине Антенны и устройства СВЧ на тему: Коллинеарная антенная решетка с параллельным возбуждением Выполнила: ст гр 416 Брыкова Е.В. Рязань 2007 Введение Антенные решетки – наиболее эффективные и перспективные антенные системы, позволяющие осуществлять быстрый обзор пространства, многофункциональный режим работы, комплексирование радиосредств, адаптацию к конкретной радио обстановки ,предварительную обработку сверхвысокочастотных сигналов, обеспечение электромагнитной совместимости и т.д. Антенная решетка, обеспечивающая излучение и прием радиоволн,- неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам антенн вытекают из назначения радиосистемы, условий размещения, режима работы, допустимых затрат и т.д. Реализуемость необходимых направленных свойств, помехозащищенности, частотных, энергетических и других характеристик антенн во многом зависит от рабочего диапазона волн. Применение антенных решеток обусловлено следующими причинами. Решетка из N элементов позволяет увеличить приблизительно в N раз КНД (и соответственно усиление) антенны по сравнению с одиночным излучателем, а также сузить луч для повышения точности определения угловых координат источника излучения в навигации, радиолокации и других радиосистемах. С помощью решетки удается поднять электрическую прочность антенны и увеличить уровень излучаемой (принимаемой) мощности путем размещения в каналах решетки независимых усилителей высокочастотной энергии. Помехозащищенность радиосистемы зависит от уровня боковых лепестков антенны и возможности подстройки (адаптации) его по помеховой обстановке. Антенная решетка является необходимым звеном для создания такого динамического пространственно-временного фильтра или просто для уменьшения уровня боковых лепестков. Вибраторные излучатели широко используются как элементы антенных решеток в метровом, дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. Широкое применение вибраторных антенных решеток обусловлено рядом их достоинств: относительно малой массой, устойчивостью к атмосферным внешним воздействиям, возможностями складывания и быстрого разворачивания в мобильных радиотехнических системах, получения произвольной поляризации и управления поляризационной характеристикой излученного поля, управления диаграммой направленности отдельных излучателей благодаря включению управляемых нагрузок. Основные теоретические требования Вибраторы широко применяются как в качестве самостоятельных антенн, так и в сложных антенных системах; являются, например, элементами антенных решеток или облучателями зеркальных и линзовых антенн. В последних случаях для получения однонаправленного излучения они используются вместе с рефлектором. Наибольшее распространение вибраторные антенны получили в KB и УКВ диапазонах. Распределение тока, эффективная длинаВследствие того, что
постоянная ЭДС приложена вдоль оси вибратора между его внутренними торцами и
вибратор предполагается тонким, электрический ток имеет только одну
составляющую Iz (z). При теоретическом анализе в цилиндрической системе
координат р,
где I(z’) - эквивалентный ток, распределенный вдоль оси вибратора,
Выразив Ez через
где U=
где I Распределения тока и
заряда для тонкого симметричного вибратора приведены на рисунке 1. При 21 Наиболее распространенный
тип вибратора - полуволновой с
Рисунок 1 - Распределения тока и заряда в электрическом вибраторе Для тонкого полуволнового
вибратора с синусоидальным распределением тока находим 1эф Диаграмма направленности и КНДСовместим центр симметричного вибратора с началом сферической системы координат. Векторный потенциал в дальней зоне описывается выражением
Единственную составляющую напряженности электрического поля в этом случае можно записать так
где Iвх - амплитуда тока на входе; w - волновое сопротивление среды. Формула получена подстановкой (1.3) в (1.5). Для вибраторов вместо Iвх часто вводят значение тока в максимуме Imax=Iвх/sin.kl, которое никогда в нуль не обращается. После вычисления интегралов получим
где l - длина плеча. Отсюда можно сделать выводы: • поле имеет характер сферических волн с центром в начале координат, т.е. фазовый центр вибратора совпадает с его геометрическим центром; • от координаты ( • в направлении оси ( • форма ДН в меридианной плоскости зависит от электрической длинывибратора. При 2/ < 1,25/1 ДН имеет максимум в боковом направлении ( В азимутальной плоскости
Диаграммы направленности симметричного вибратора для ряда значенийего волновых размеров приведены на рисунке 2. Рисунок 2 - Диаграммы направленности симметричного вибратора Для КНД в направлении максимума
излучения (
Для
полуволнового вибратора D0 Сопротивление излучения и входное сопротивлениеСопротивление излучения
симметричного вибратора при 2l
Подставив
под знак интеграла значение
Итеграл в явном виде не
берется. График зависимости • для полуволнового (21 =
0,5/ • для волнового (2l = При 2l<
Комплексное входное
сопротивление или входной импеданс определяют как
а - радиус проводника, w - волновое сопротивление среды. Для полуволнового вибратора эти формулы полностью совпадают. При небольших тепловых потерях, что обычно имеет место, из квивалентной схемы можно получить
Если построить график
(см. рисунок 3), то у тонких вибраторов при 2l<m Рисунок 3 - Входной импеданс электрического
вибратора противоположный. На самом
деле резонансы наступают не строго при 2l=m
Несколько конкретных
значений •для ненастроенного полуволнового вибратора
•для электрически
коротких вибраторов с kl
• для резонансных
вибраторов длиной 2l=
Настройку вибраторов в резонанс можно осуществлять посредством включения реактивных элементов. На низких частотах - это удлиняющая индуктивность и укорачивающая емкость. На СВЧ - это последовательные и параллельные шлейфы. Необходимо знать, что элементы настройки не влияют на вид распределения тока, поэтому характеристики излучения остаются неизменными. Существенное влияние на распределение тока и характеристики излучения оказывает место включения в антенну нагрузки (генератора или приемника), исключая случай полуволнового вибратора. Конструкция симметричных вибраторных антенн и способы их возбужденияНа УКВ и СВЧ вибраторы выполняются из трубок или стержней. Рассмотрим симметричный полуволновой вибратор, как наиболее распространенный. Самая простая схема его возбуждения при помощи симметричной двухпроводной линии с противофазными токами в проводниках (рисунок 4). Из-за большой разницы между Rвх и wв в линии устанавливается режим с КСВ ~5...7. Поэтому требуется согласование или настройка на режим бегущей волны. Более широкополосной является схема с шунтовым питанием (рисунок 5). Подбирая размеры L и l шунта удается в линии получить без дополнительных элементов настройки режим, близкий к режиму бегущей волны. Преимущество такой схемы еще и в том, что в середине вибратора образуется узел напряжения, что дает возможность крепить вибратор к опоре без изоляторов. Рисунок 4 - Полуволновой симметричный вибратор Рисунок 5 - Вибратор с шунтовым питанием Расчет коллинеарной антенной решетки с параллельным возбуждением Расчет излучателя решетки:В качестве излучателя выбран симметричный полуволновый вибратор. Расчет его параметров:
С ДН вида Диаграмма направленности одного излучающего элемента.В декартовой системе координат: В полярной системе координат: КНД и коэффициент усиления одного излучателя: Из литературы [5] известно, что КНД полуволнового вибратора имеет значение: коэффициент усиления для одного полуволнового вибратора
Рассчитаем количество элементов необходимое для обеспечения заданного коэффициента усиления в 12дБ
Отсюда выбираем что количество элементов необходимое для
обеспечения коэффициента усиления Длина антенны:
Диаграмма направленности антенной решетки имеет вид: антенна вибраторная коллинеарная решетка В декартовой системе координат: В полярной системе координат: Расчет ширины диаграммы направленностина нулевом уровне: по уровню 0.5 мощности составляет:
Расчет результирующего КНД всей антенной решетки:
Отсюда: Эскиз конструкции решеткиКонструктивные требования для коллинеарной антенной решетки с параллельным возбуждением: Коллинеарная антенная
решетка состоит из вертикальной оси, шести симметричных полуволновых вибраторов
длиной Симметрирующее-согласующее устройство в виде полуволновой петли, необходимое для подключения к симметричному полуволновому вибратору 75-омного коаксиального кабеля. Схема распределения мощности для коллинеарной антенной решетки с параллельным возбуждением: Заключение Современные устройства с электронными приборами и электрически управляемыми средами позволяют не только создать управляемое фазовое распределение в антенной решетке, но и произвести частичную обработку поступающей информации (сложение полей, преобразование частоты, усиление сигнала и т.д.) непосредственно в СВЧ тракте антенны. Дальнейшее улучшение характеристик РТС, таких как разрешающая способность, быстродействие, пропускная способность, дальность обнаружения, помехозащищенность, можно обеспечить, совершенствуя методы пространственно-временной обработки сигналов, излучаемых и принимаемых антенной. В зависимости от назначения системы и требований к ее характеристикам применяют антенны с различными методами обработки. Антенные решетки это системы однотипных излучателей, расположенных в пространстве по определенному закону и определенным образом возбуждаемых. Антенные решетки (АР) могут быть одномерными (или линейными) и двумерными (или поверхностными). Из совокупности одномерных решеток можно составить двумерную решетку. Излучатели в решетках могут располагаться на плоских поверхностях или на поверхностях с криволинейной образующей. Важное место в классе антенных решеток занимают фазированные антенные решетки (ФАР) с независимой регулировкой амплитудно-фазовых распределений на элементах. Список литературы 1. «Антенны и устройства СВЧ», Сазонов Д.М. ,1988г. 2. «Устройства СВЧ и антенны (проектирование ФАР)» ред. Воскресенский Д.М., 2003г. 3. «Антенно-фидерные устройства и распространение радио волн», Ерохин Г.А., 2004г. 4. «УКВ антенны для радиосвязи с подвижными объектами, радиовещания и телевидения», Бузов А.Л.,1997г. 6. «Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной радиосвязи», Бузов А.Л., Казанский Л.С., 1997г. 7. «Антенны УКВ» т1 и 2, Айзенберг Г.З. 1977г. Размещено на http://www. |
|
|