Реферат: Спиральные антенны

МОСКОВСКИЙИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКЕ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

ТЕМА

СПИРАЛЬНЫЕАНТЕННЫ

Работувыполнил:

Шевцов А.Н.

Группа  ВР­­­-2-96

Москва2000

                         ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

         

Рассчитать спиральную антенну по данным параметрам:

1.Рабочая частота                              800 МГц

2.Коэффициент усиления                  30

3.Режим передающий

4.Мощность передачи                        10 кВт

   в импульсном режиме

   при скважности                                100

5. Уровень боковых лепестков         -15 дБ

 

1.Введение.

         Спиральные антенны (далее СА) относятся к антеннамбегущей волны и представляют собой металлическую спираль, питаемую коаксиальнойлинией

          Основным режимом работы антенны является режимосевого излучения. С.А. формирует диаграмму направленности (далее Д.Н.)  вдольоси спирали

        

Введем обозначение:

-рабочая длина волны в свободномпространстве

СF, где­­­­ С-скорость света, F-рабочая частота

300/800=36.5(см)

D-диаметрвитка спирали (см)

Если длина виткаспирали лежит в пределах от 0.75дотоизлучение С.А.максимально вдоль оси спирали. Это основной режим работы С.А.[л.2.стр307]

Расчётные соотношенияцилиндрической спирали.

n-числовитков С.А.

уголподъёма витка

R-радиусспирали

S-шагвитка   С.А.

L-длинавитка спирали

/>/>/>/> 

/>                     S                       L

/>/>/>                                                                                                     

/>/>/>                                       2R

 Рисунок 3.Развёртка витка С.А.

Основные соотношения:

     2                     2       2

L =(2R)+S           {1}     

Sin=S/L               {2}

 l=nS                      {3}

следуют из рисунка 3.

Ширина Д.Н. по половинной мощности выражаемая в градусах

/>

20.5/>=/>/>/>/>(4)   [л.3.стр323]

                    />

Коэффициент направленного действия

D0=15/>n/>    (5)

Входное сопротивление

/>    (Ом)  (6)

2.Расчёт цилиндрической С.А.    [л.3.стр321]

Наиболее характерен режим С.А., который устанавливается,когда:

/>      (См)

/>-примем равным /> Т.К. />

К.П.Д в нашем случаебудет близок 100 % при достаточно большой площади сечения С.А.

/> См

Шаг спирали дляполучения круговой поляризации [л.1.стр235]

/> См

Число витков спирали

/> округляем/> виткам

Радиус спирали из(1)  /> См

Ширина Д.Н. поформуле (4)

/>

Диаметр диска экранапринимается равным (0.9/>1.1)/> [л.1.стр237]

В нашем случаедиаметр диска экрана /> См.

Диаметр проводаспирали берется порядка (0.03/>0.05)/>

./> См

В нашем случае лучшевзять медную трубку близкого диаметра т.к. токи высокой частоты текут лишь поповерхности металла.

Входноесопротивление  /> требуетсогласующего устройства к линии 75 ом

Угол подъёма спиралииз (2) />

3.Конструкция ипитание С.А.

С.А. состоит изследующих составных частей:

1.Спираль из меднойтрубки.

2.Сплошной  экран.

3.Согласующееустройство.

4.Питающий фидер.

5.Диэлектрическийкаркас.

В качестве каркасаможно применить твёрдый пенопласт. При этом расчетные соотношения останутсянеизменными т.к. диэлектрическая проницаемость   пенопласта практически равнадиэлектрической проницаемости воздуха.

В качестве экранаможно применить более дешёвый алюминий. Расстояние от первого витка берут />. В нашем случае 2 см.

Поскольку входноесопротивление фидера 50 или 75 Ом, а сопротивление  спирали 140 Ом, то длясогласования надо применить согласующее устройство СВЧ. Так как сопротивлениеС.А. практически активное, то для согласования можно применить конусообразныйпереход (рис.4) из коаксиальных линий передачи.                            

/> /> /> /> /> /> /> /> /> />

/>/>/>/>/>/>/>   D1      d1                                                                                    d2         D2    

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>

/>/>/>/>/>

/> /> /> /> /> /> /> />

                                                />

/> 

                 Рис.4.Коаксиальныйтрансформатор волновых

                                   сопротивленийпередающего тракта

Если длину конусной части (/>)взять равной /> (в нашем случае />см)

этот переход работает как четвертьволновый трансформатор. [л.3.стр159]

Для согласования линии с разным волновым сопротивлением (75Ом и 140 Ом)

Волновое сопротивление конусной части линии, должно быть:

/>       (7)  [л.3.стр159] где:

/>-волновоесопротивление конусной части перехода

/>-волновоесопротивление подводящего фидера 75 Ом

/>-волновоесопротивление спиральной антенны

/> Ом

По известному волновому сопротивлению можно определитьотношение диаметров элементов коаксиального тракта:

/> lg/> ( Ом )      (8)

Для коаксиального устройства с воздушным заполнением и /> Ом отношение />, а для /> Ом /> и для /> Ом

/>

Выбрав, в качестве подводящего мощность фидера РК-9-13 подопустимой предварительной мощности имеем: диаметр центральной жилы 1.35 мм.

Отсюда можно определить все размеры коаксиальноготрансформатора рис.4.

/> мм

/> мм

/>выберем равным /> мм., тогда /> мм.

/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>/>                                                                                                                                                                                                                                                                                                                   

В качестве основания спирали можно применить твердыйпенопласт. Он не изменит электрических параметров антенны, т.к. по своимэлектрическим параметрам пенопласт близок к воздуху.

При мощности передатчика 10 кВт и скважности 100 средняяплощадь излучения примерно 100 Вт, при КСВ антенны лучше 1.35 отражённаямощность не более 5%, т.е. не более 5 Вт. Будем считать, что эта мощность теплои рассеивается на спирали.

Для уменьшения уровня боковых лепестков следует увеличитьразмер рефлектора и сделать его форму более сложной. Эскиз на рисунке 7.

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> <td/> /> />

/>                                                                 40 см

/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />

/>/>/>/>/>                                                                                />

/> /> /> /> /> /> /> /> <td/> /> /> /> /> <td/> />

/>/>                                                    20 см

  Рис.7. Эскиз рефлектора для уменьшения уровня боковыхлепестков.

Рефлектор следует делать из листа толщиной не менее 3 мм,т.к. он является несущим для фидера спирали и какого-либо опорно-поворотногоустройства.

Диаграмма такой антенны достаточно широка (/>>/>), так что особойточности наведения она не требует. Антенна достаточно проста в изготовлении,надежна в эксплуатации.

Уровень боковых лепестков.

Наряду с шириной луча очень важным параметром являетсяуровень боковых лепестков, который можно определить через К.Н.Д. по формуле [л.2.стр201]:

/>/>/>где/> - это «эффективный уровеньбоковых лепестков»

/>  или /> дБ.

Список используемой литературы:

1.Антенно-фидерные устройства СВЧ.

  (под общей редакцией Маркова)

2.Антенны.

  (Д.М.Сазонов)

3.Антенны и устройства СВЧ.

  (В.В.Никольский)

                                                                                    

/>/>/>/>/>/> 

еще рефераты
Еще работы по науке и технике