Реферат: Передающие спиральные антенны

  МОСКОВСКИЙ  ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКИ, ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ

                        КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

                                      ТЕМА

                     СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

                                                                                                                    Работу выполнил:

                                                                                                                    Шевцов А.Н.

                                                                                                                    Группа  ВР-2-96

                                                                     Москва 2000

                                                  

                         ТЕХНИЧЕСКОЕЗАДАНИЕ

         

Рассчитать спиральнуюантенну по данным параметрам:

1.Рабочая частота                             800 МГц

2.Коэффициентусиления                  30

3.Режим передающий

4.Мощностьпередачи                        10 кВт

   в импульсном режиме

   прискважности                                100

5. Уровень боковых лепестков        -15 дБ

 

1.Введение.

        Спиральные антенны (далее СА) относятся к антеннам бегущей волны и представляютсобой металлическую спираль, питаемую коаксиальной линией

(рис.1).

         Основным режимом работы антенны является режим осевого излучения. С.А.формирует диаграмму направленности (далее Д.Н.)  вдоль оси спирали

(рис.2).[л.2.стр306]

 

 

 

 

 

                                                                                           

    Рисунок 1.

   Рисунок2.Излучение цилиндрической С.А.

Введемобозначение:

L-рабочаядлина волны в свободном пространстве

L=С/F, где­­­­ С-скорость света, F-рабочая частота

L=300/800=36.5 (см)

D-диаметр витка спирали (см)

Если длина витка спирали лежит в пределах от 0.75l  до 1.3l то  излучение С.А. максимально вдольоси спирали. Это основной режим работы С.А.[л.2.стр307]

Расчётные соотношения цилиндрической спирали.

n-число витков С.А.

a-угол подъёма витка

R-радиус спирали

S-шаг витка   С.А.

L-длина витка спирали

/>/>/>/> 

/>                      S                       L

/>/>/>                                                a                                                     

/>/>/>                                        2PR

 Рисунок3.Развёртка витка С.А.

Основныесоотношения:

     2                     2       2

L =(2PR)+S           {1}     

Sina=S/L               {2}

 l=nS                     {3}

следуют изрисунка 3.

ШиринаД.Н. по половинной мощности выражаемая в градусах

/>

2q0.5/>=/>/>/>/>(4)    [л.3.стр323]

                   />

Коэффициентнаправленного действия

D0=15/>n/>     (5)

Входноесопротивление

/>    (Ом)  (6)

2.Расчёт цилиндрическойС.А.    [л.3.стр321]

Наиболеехарактерен режим С.А., который устанавливается, когда:

/>      (См)

/>-примем равным/> Т.К. />

К.П.Д в нашем случае будет близок 100 % при достаточнобольшой площади сечения С.А.

/> См

Шаг спирали для получения круговой поляризации [л.1.стр235]

/> См

Число витков спирали

/> округляем /> виткам

Радиус спирали из (1)  /> См

Ширина Д.Н. по формуле (4)

/>

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

В нашем случае диаметр диска экрана /> См.

Диаметр провода спирали берется порядка (0.03/>0.05)/>

./> См

В нашем случае лучше взять медную трубку близкого диаметрат.к. токи высокой частоты текут лишь по поверхности металла.

Входное сопротивление  /> требуетсогласующего устройства к линии 75 ом

Угол подъёма спирали из (2) />

3.Конструкцияи питание С.А.

С.А. состоит из следующих составных частей:

1.Спираль из медной трубки.

2.Сплошной  экран.

3.Согласующее устройство.

4.Питающий фидер.

5.Диэлектрический каркас.

В качестве каркаса можно применить твёрдый пенопласт. Приэтом расчетные соотношения останутся неизменными т.к. диэлектрическаяпроницаемость   пенопласта практически равна диэлектрической проницаемостивоздуха.

В качестве экрана можно применить более дешёвый алюминий.Расстояние от первого витка берут />. В нашемслучае 2 см.

Поскольку входное сопротивление фидера 50 или 75 Ом, асопротивление  спирали 140 Ом, то для согласования надо применить согласующееустройство СВЧ. Так как сопротивление С.А. практически активное, то длясогласования можно применить конусообразный переход (рис.4) из коаксиальныхлиний передачи.                            

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

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

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

/>/>/>/>/>

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

                                               />

/> 

                 Рис.4.Коаксиальныйтрансформатор волновых

                                  сопротивлений передающего тракта

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

этотпереход работает как четвертьволновый трансформатор. [л.3.стр159]

Длясогласования линии с разным волновым сопротивлением (75 Ом и 140 Ом)

Волновоесопротивление конусной части линии, должно быть:

/>       (7)  [л.3.стр159] где:

/>-волновое сопротивление конусной части перехода

/>-волновое сопротивление подводящегофидера 75 Ом

/>-волновое сопротивление спиральнойантенны

/> Ом

Поизвестному волновому сопротивлению можно определить отношение диаметровэлементов коаксиального тракта:

/> lg/> ( Ом )       (8)

Длякоаксиального устройства с воздушным заполнением и /> Омотношение />, а для /> Ом /> и для /> Ом

/>

Выбрав, вкачестве подводящего мощность фидера РК-9-13 по допустимой предварительноймощности имеем: диаметр центральной жилы 1.35 мм.

Отсюдаможно определить все размеры коаксиального трансформатора рис.4.

/> мм

/> мм

/>выберем равным /> мм.,тогда /> мм.

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

В качествеоснования спирали можно применить твердый пенопласт. Он не изменитэлектрических параметров антенны, т.к. по своим электрическим параметрампенопласт близок к воздуху.

Примощности передатчика 10 кВт и скважности 100 средняя площадь излучения примерно100 Вт, при КСВ антенны лучше 1.35 отражённая мощность не более 5%, т.е. неболее 5 Вт. Будем считать, что эта мощность тепло и рассеивается на спирали.

Дляуменьшения уровня боковых лепестков следует увеличить размер рефлектора исделать его форму более сложной. Эскиз на рисунке 7.

/>

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

/>                                                                 40 см

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

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

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

/>/>                                                     20 см

  Рис.7. Эскиз рефлектора для уменьшения уровня боковых лепестков.

Рефлекторследует делать из листа толщиной не менее 3 мм, т.к. он является несущим дляфидера спирали и какого-либо опорно-поворотного устройства.

Диаграмматакой антенны достаточно широка (/>>/>), так что особой точности наведенияона не требует. Антенна достаточно проста в изготовлении, надежна вэксплуатации.

Уровень боковых лепестков.

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

/>/>/>где /> - это«эффективный уровень боковых лепестков»

/>  или /> дБ.

Список используемойлитературы:

1.Антенно-фидерныеустройства СВЧ.

  (под общей редакцией Маркова)

2.Антенны.

 (Д.М.Сазонов)

3.Антенны и устройства СВЧ.

  (В.В.Никольский)

                                                                                    

еще рефераты
Еще работы по радиоэлектронике