Реферат: Исследование характеристик направленности зеркальных антенн

Министерство образования и науки РеспубликиКазахстан

Северо-Казахстанский государственныйуниверситет им. М. Козыбаева

Факультет энергетики и машиностроения

Кафедра «Радиоэлектроника ителекоммуникации „

Утверждаю_______________

Заведующий кафедрой

“___”____________2008 г.

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ

ЗАПИСКА

к дипломному проекту

на тему:Исследование характеристик направленности зеркальных антенн

Р1РТ.000000.000ПЗ

Консультанты:

По нормоконтролю:

“___”_______2008г. _____________

по расчетунадежности

“___”_______2008г. _____________

по экономикепроизводства:

“___”_______2008 г. _____________

по безопасностижизнедеятельности

:

“___”_______2008 г. _____________

Руководитель: “___”_______2008 г. _____________

по графике

“___”_______2008 г. _____________

Дипломник: студент группы

“___”_______2008 г. _____________

Петропавловск 2008

Түсініктеме

қазіргі кезде айналытеңшегіш ең таралған үшкір толқынжима дециметржәне сантиметр ауқымға. Басқы кейіпке айналар параболытұлғаңы үстірткі — шыркөбелек айналдыруңыпараболоиды және параболаңы цилиндры пайдаланылады. Бүйірлі қолданыстыайналы теңшегіштері ең алуандас радиожүйеде қарапайым мүмкіншілік,мүмкіндікке алмалыққа әрқилы тұрпаттардиаграммасы беталысқа, бақандай жөндемді іс коэффициенті, жұдырықтай дабыралы дүрмектігі және жақсылықдиапазоналық қасиеттері аңдасады. Радилокациясының қолдандастарыайналы теңшегіштер жеңіл біришаратылык белдемі билік берілді, біржолы ұйымдастыру қаншамадиаграммасы беталысқа жалпы айна. Кейбіреу тұрпаттар айналытеңшегіштары жылдам бұлғалаққа шұғыладыайтарлықтайынды бұрыштағы секторге. Айналы теңшегішті әлемдіктебайланысқа байланысады. Жәрдемке айналы теңшегіштарінда даңғырадайқұрылысты тиімді үстірті теңшегішке ойлап шығаружолы түсады.

Жақсарту әдістемелік жәрдемақы айтылмышаймақ студенттер білімдер жоғарылады, практиканы білгендікпайдаланынды және жақсартулар жетілдірады.

Аннотация

В настоящеевремя зеркальные антенны являются наиболее распространёнными остронаправленнымиантеннами в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазоне. Главным образомиспользуются зеркала параболической формы поверхности – параболоид вращения ипараболический цилиндр. Их широкое применение в самых разнообразныхрадиосистемах объясняется простотой конструкции, возможностью полученияразнообразных видов Д.Н., высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошимидиапазонными свойствами и т.д. В радиолокационных применениях зеркальныеантенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременноеформирование нескольких Д.Н. общим зеркалом (в том числе суммарных иразностных). Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточнобыстрое качание луча в значительном угловом секторе. Зеркальные антенныявляются наиболее распространённым типом антенн в космической связи ирадиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн удаётся создаватьгигантские антенные сооружения с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемойтысячами квадратных метров.

Разработкаметодических указаний в данной области поможет студентам повышать свои знания ииспользовать их на практике используя разработки созданные ранее, совершенствуяих, и придумывая новые.

The annotation

Now mirror aerials are the most widespreadsharpdirected aerials in decimeter and especially ina centimetric range. Mirrors of the parabolic form ofa surface are mainly used such mirrors as the paraboloidof rotation and the parabolic cylinder. Their wide application in thediversified radiosystems speaks simplicity of adesign, an opportunity of reception of various kinds of the diagram of anorientation., high efficiency, small noisy in temperature, good bandproperties, etc. In radar-tracking applications mirror aerials allow to receiveeasily equal of signal zone, suppose simultaneous formation of several diagramof an orientation. The general mirror (including total and difference). Some types ofmirror aerials can provide fast enough качаниеa beam in significant angular sector. Mirror aerials are the mostwidespread type of aerials in space communication and radio astronomy, and bymeans of mirror aerials it manages to create huge antenna constructions with aneffective surface of the aperture, measured thousand square meters.

In it the energy which has got in theaerial of radiowaves will concentrate. Development ofmethodical instructions in the given area will help students to raise theknowledge and to use them in practice using development created earlier,improving them, and thinking out new.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

Разраб.

Провер.

Реценз.

Н. Контр.

Утверд.

Исследование характеристик направленности зеркальных антенн

Лит.

Листов

СКГУ

<img src="/cache/referats/27997/image001.gif" v:shapes="_x0000_s5507 _x0000_s5508 _x0000_s5509 _x0000_s5510 _x0000_s5511 _x0000_s5512 _x0000_s5513 _x0000_s5514 _x0000_s5515 _x0000_s5516 _x0000_s5517 _x0000_s5518 _x0000_s5519 _x0000_s5520 _x0000_s5521 _x0000_s5522 _x0000_s5523 _x0000_s5524 _x0000_s5525 _x0000_s5526 _x0000_s5527 _x0000_s5528 _x0000_s5529 _x0000_s5530 _x0000_s5531 _x0000_s5532 _x0000_s5533 _x0000_s5534 _x0000_s5535 _x0000_s5536 _x0000_s5537 _x0000_s5538 _x0000_s5539 _x0000_s5540 _x0000_s5541 _x0000_s5542 _x0000_s5543 _x0000_s5544 _x0000_s5545 _x0000_s5546 _x0000_s5547 _x0000_s5548 _x0000_s5549 _x0000_s5550 _x0000_s5551 _x0000_s5552 _x0000_s5553 _x0000_s5554 _x0000_s5555 _x0000_s5556">Содержание

1

Введение… 4

2

Выбор и обоснование структурной схемы… 8

2.1 Описание параболической антенны… 8

2.2Описание структурной схемы… 10

3

Расчетная часть … 13

3.1 Расчет геометрических характеристикзеркальной антенны… 14

3.2 Расчет параметров облучателя и диаграммынаправленности… 16

3.3. Апертурныйметод расчет поля излучения… 19

3.4 Определение коэффициент направленногодействия, коэффициента полезного действия и коэффициент усиления зеркальнойантенны… 24

3.5Определение ширины диаграммы направленности… 33

3.6 Определение характеристик рупорнойантенны… 36

4 Описание эксперимента

… 39

4.1Подготовка к проведению исследований… 39

4.2Описание лабораторной установки и методики измерений… 39

4.3Формирования узкой диаграммы направленности… 40

4.4Определение функции Бесселя первого рода… 45

4.5Определение теневого эффекта… 47

4.6Структурная схема установки для исследования влияния отраженной

от зеркала волны на облучатель… 50

5

… 52

5.1Определение цены программного продукта… 52

5.2Расчет основной заработной платы… 53

5.3Расчет дополнительной заработной платы… 54

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

<img src="/cache/referats/27997/image002.gif" v:shapes="_x0000_s5557 _x0000_s5558 _x0000_s5559 _x0000_s5560 _x0000_s5561 _x0000_s5562 _x0000_s5563 _x0000_s5564 _x0000_s5565 _x0000_s5566 _x0000_s5567 _x0000_s5568 _x0000_s5569 _x0000_s5570 _x0000_s5571 _x0000_s5572 _x0000_s5573 _x0000_s5574 _x0000_s5575 _x0000_s5576 _x0000_s5577">… 55

5.5Затраты на оплату машинного времени… 56

5.6Расчет накладных расходов… 59

5.7Расчет себестоимости программного продукта… 69

6 Экономический расчет… 61

6.1Понятие надежности радиоэлектронной аппаратуры … 61

6.2Показатели надежности РЭА… 63

6.3Расчет показателей надежности проектируемого устройства… 64

7 Охрана безопасности и жизнедеятельности… 69

7.1 Общие требования безопасности… 69

7.2 Анализ опасных ивредных факторов … 70

7.3Требования к организации работы… 70

7.4Правила при работе в лаборатории… 71

7.5Требования безопасности перед началом работы… 72

7.6Требования безопасности во время работы… 73

7.7Требования безопасности по окончании работы… 74

7.8Требования к освещенности рабочего места… 75

7.9Техника безопасности при работе с электроприборами… 78

Заключение… 79

Списоклитературы… 80

Приложение

1 Введение

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

Антенна — устройство для излучения и приёма радиоволн (разновидностиэлектромагнитного излучения). Антенна является конвертором электрического токарадиочастотного диапазона в электромагнитное излучение и наоборот.

Форма, размеры и конструкция антенн разнообразны и зависят от длиныизлучаемых или принимаемых волн и назначения антенны. Применяются антенны ввиде отрезка провода, комбинаций из таких отрезков, отражающих металлическихзеркал различной конфигурации, полостей с металлическими стенками, в которыхвырезаны щели (щелевая антенна), спиралей из металлических проводов и другие.

Основные типы антенн

·

Апертурныеантенны

o

рупорные антенны

o

щелевые антенны

o

зеркальные антенны

o

линзовые антенны

·

Антенны бегущей волны

o

диэлектрические стержневыеантенны

o

спиральные антенны

o

импедансныеантенны

o

антенны вытекающей волны

o

антенны «волновой канал»

·

Фазированные антенные решетки

o

пассивные(с однимпередающим/приемным устройством на антенну)

o

активные(с однимпередающим/приемным устройством на каждый модуль антенны)

·

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

.000000.000 ПЗ

<img src="/cache/referats/27997/image004.gif" v:shapes="_x0000_s3587 _x0000_s3588 _x0000_s3589 _x0000_s3590 _x0000_s3591 _x0000_s3592 _x0000_s3593 _x0000_s3594 _x0000_s3595 _x0000_s3596 _x0000_s3597 _x0000_s3598 _x0000_s3599 _x0000_s3600 _x0000_s3601 _x0000_s3602 _x0000_s3603 _x0000_s3604 _x0000_s3605 _x0000_s3606 _x0000_s3607">Спутниковые антенны

o

Офсетные антенны

o

Прямофокусныеантенны Характеристики антенны. Каждая антенна как пассивное линейноеустройство может работать в режимах передачи и приема. В обоих режимах антеннахарактеризуется направленными, поляризационными, фазовыми свойствами и входнымимпедансом. К основным характеристикам и параметрам, описывающим эти свойства,относятся:

·

Полоса пропускания

·

поляризация

·

входной импеданс и коэффициент стоячей волны

·

диаграмма направленности (ДН)

·

коэффициент направленного действия (КНД)

·

эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ)

·

коэффициент усиления антенны (КУ)

·

фазовая диаграмма (ФД)

·

коэффициент полезного действия (КПД)

·

шумовая температура антенны (ТА)

Зеркальнымиантеннами называют антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результатеотражения электромагнитной волны от металлической поверхности специальногорефлектора (зеркала). Источником электромагнитной волны обычно служиткакая-нибудь небольшая элементарная антенна, называемая в этом случаеоблучателем зеркала или просто облучателем. Зеркало и облучатель являютсяосновными элементами зеркальной антенны.

Зеркало обычноизготовляется из алюминиевых сплавов. Иногда для уменьшения парусности зеркалоделается не сплошным, а решетчатым. Поверхности зеркала придается форма,обеспечивающая формирование нужной диаграммы направленности. Наиболеераспространенными являются зеркала в виде параболоида вращения, усеченногопараболоида, параболического цилиндра или цилиндра специального профиля.Облучатель помещается в фокусе параболоида или вдоль фокальной линиицилиндрического зеркала. Соответственно для параболоида облучатель должен бытьточечным, для цилиндра – линейным. Наряду с однозеркальными антеннамиприменяются и двухзеркальные.

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

<img src="/cache/referats/27997/image005.gif" v:shapes="_x0000_s3608 _x0000_s3609 _x0000_s3610 _x0000_s3611 _x0000_s3612 _x0000_s3613 _x0000_s3614 _x0000_s3615 _x0000_s3616 _x0000_s3617 _x0000_s3618 _x0000_s3619 _x0000_s3620 _x0000_s3621 _x0000_s3622 _x0000_s3623 _x0000_s3624 _x0000_s3625 _x0000_s3626 _x0000_s3627 _x0000_s3628">Рассмотрим принцип действиязеркальной антенны. Электромагнитная волна, излученная облучателем, достигнувпроводящей поверхности зеркала, возбуждает на ней токи, которые создаютвторичное поле, обычно называемое полем отраженной волны. Для того чтобы назеркало попадала основная часть излученной электромагнитной энергии, облучательдолжен излучать только в одну полусферу в направлении зеркала и не излучать вдругую полусферу. Такие излучатели называют однонаправленными.

В раскрывеантенны отраженная волна обычно имеет плоский фронт для получения остройдиаграммы направленности либо фронт, обеспечивающий получение диаграммыспециальной формы. На больших (по сравнению с длиной волны и диаметром зеркала)расстояниях от антенны эта волна в соответствии с

законамиизлучения становится сферической.

Зеркальныепараболические антенны применяются в различных диапазонах волн: от оптическогодо коротковолнового, особенно широко в сантиметровом и дециметровом диапазонах.Эти антенны отличаются конструктивной простотой, возможностью полученияразличных ДН, хорошими диапазонными свойствами и т.д. Существуют различные типызеркальных антенн: параболические зеркала (параболоид, усечённый параболоид ипараболический цилиндр), сферические зеркала, плоские и угловые зеркала,зеркальные антенны специальной формы, двух- и многозеркальные антенны, зеркально-рупорныеантенны. Зеркальная параболическая антенна состоит из металлическойповерхности, выполненной в виде параболоида вращения и небольшойслабонаправленной антенны – облучателя, установленной в фокусе параболоида иоблучающей внутреннюю поверхность последнего. Параболическая поверхностьобразуется в результате вращения параболы с фокусом в точке Fвокругоси Z.

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

Цель дипломнойработы

Разработка методических пособий для проведения двух лабораторных работдля закрепления материала по принципу действия и характеристикам направленностизеркальных параболических антенн.

Задачи дипломной работы:

·

ирину диаграммы направленности

·

правильнопоставить цели в лабораторных работах перед студентами, чтобы теоретическиезнания полученные в лекциях были освоены и закреплены

·

2 Выбор и обоснованиеструктурной схемы

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

2.1 Описание параболической антенны

Параболическая антенна используется для создания остронаправленногоизлучения в диапазоне СВЧ, когда размеры антенны во много раз превышают рабочуюдлину волны l. Антенна состоит изметаллического зеркала (рефлектора) параболической формы и облучателя,расположенного в ее фокусе. В работе исследуется антенна с зеркалом в видепараболоида вращения (рисунок 2.1.1) с раскрывом, имеющим форму круга диаметром2R. Прямая, перпендикулярная плоскости раскрыва и проходящая через егоцентр, является осью зеркала, точка О пересечения оси с поверхностьюзеркала – его вершиной. Расстояние f отвершины зеркала до фокуса F называется фокусным расстоянием.

Рисунок2.1.1 — Схема параболической антенны

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

Рисунок2.1.2 — Ход лучей в параболической антенне

Для формирования узкой диаграммынаправленности (ДН) в режиме передачи враскрыве зеркала необходимо возбудить синфазное поле. В режиме приемапараболическое зеркало фокусирует падающую плоскую волну в небольшой объем вблизифокуса («фокальное пятно») размером порядка l.Поскольку линейные размеры зеркала значительно превышают l, при анализе параболической антенны можнопользоваться методом геометрической оптики. Сферическая волна, создаваемаяоблучателем, помещенным в фокус параболического зеркала, преобразуется зеркаломв плоскую волну, распространяющуюся вдоль его оси. Действительно, в силугеометрических свойств параболы расстояние, проходимое любым лучом от фокуса допараболического зеркала и от него до плоскости раскрыва, есть величинапостоянная для всех лучей (рисунок 2.1.2): FAB=FCK. Необходимо знать,что:

1) припомещении облучателя в фокус параболического зеркала главный максимум ДНантенны ориентирован вдоль ее оси;

Изм.

Лист

№докум.

Подпись

Дата

Лист

Р1РТ

ПЗ

<img src="/cache/referats/27997/image013.gif" v:shapes="_x0000_s3692 _x0000_s3693 _x0000_s3694 _x0000_s3695 _x0000_s3696 _x0000_s3697 _x0000_s3698 _x0000_s3699 _x0000_s3700 _x0000_s3701 _x0000_s3702 _x0000_s3703 _x0000_s3704 _x0000_s3705 _x0000_s3706 _x0000_s3707 _x0000_s3708 _x0000_s3709 _x0000_s3710 _x0000_s3711 _x0000_s3712"> ширина главного лепестка ДН определяется главнымобразом отношением l/2R, нозависит также от закона изменения амплитуды поля в раскрыве зеркала;

3) дляуменьшения уровня боковых лепестков ДНантенны амплитуда поля в раскрыве должна уменьшаться от центра к краю, чтодостигается использован

еще рефераты

Еще работы по радиоэлектронике

Реферат по радиоэлектронике

Микроконтроллерная система взвешивания танков с жидким хлором

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Приёмо-передающий модуль компьютерной радиосети

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Система для проверки микросхем методом сигнатурного анализа

29 Августа 2013

Реферат по радиоэлектронике

Ремонт и регулировка разверток телевизора Sony

29 Августа 2013