МОСКОВСКИЙ ИНСТИТУТ РАДИОТЕХНИКЕ ЭЛЕКТРОНИКИ И АВТОМАТИКИ
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
ТЕМА
СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ
Работу выполнил:
Шевцов А.Н.
Группа ВР-2-96
Москва 2000
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 антеннам бегущей волны и представляют собой металлическую спираль, питаемую коаксиальной линией
Основным режимом работы антенны является режим осевого излучения. С.А. формирует диаграмму направленности (далее Д.Н.) вдоль оси спирали
Введем обозначение:
-рабочая длина волны в свободном пространстве
СF,где С-скорость света, F-рабочая частота
300/800=36.5 (см)
D-диаметр витка спирали (см)
Если длина витка спирали лежит в пределах от 0.75дотоизлучение С.А. максимально вдоль оси спирали. Это основной режим работы С.А.[л.2.стр307]
Расчётные соотношения цилиндрической спирали.
n-число витков С.А.
угол подъёма витка
R-радиус спирали
S-шаг витка С.А.
L-длина витка спирали
S L
2R
Рисунок 3.Развёртка витка С.А.
Основные соотношения:
2 2 2
L =(2R)+S {1}
Sin=S/L {2}
l=nS {3}
следуют из рисунка 3.
Ширина Д.Н. по половинной мощности выражаемая в градусах
20.5=(4) [л.3.стр323]
Коэффициент направленного действия
D0=15n (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 случае будет близок 100 % при достаточно большой 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 (0.91.1) [л.1.стр237]
В нашем случае диаметр диска экрана См.
Диаметр провода спирали берется порядка (0.030.05)
. См
В нашем случае лучше взять медную трубку близкого диаметра т.к. токи высокой частоты текут лишь по поверхности металла.
Входное сопротивление требует согласующего устройства к линии 75 ом
Угол подъёма спирали из (2)
3.Конструкция и 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. При этом расчетные соотношения останутся неизменными т.к. диэлектрическая проницаемость пенопласта практически равна диэлектрической проницаемости воздуха.
В качестве экрана можно применить более дешёвый алюминий. Расстояние от первого витка берут . В нашем случае 2 см.
Поскольку входное сопротивление фидера 50 или 75 Ом, а сопротивление спирали 140 Ом, то для согласования надо применить согласующее устройство СВЧ. Так как сопротивление С.А. практически активное, то для согласования можно применить конусообразный переход (рис.4) из коаксиальных линий передачи.
D1 d1 d2 D2
Рис.4.Коаксиальный трансформатор волновых
сопротивлений передающего 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 (75 Ом и 140 Ом)
Волновое сопротивление конусной части линии, должно быть:
(7) [л.3.стр159] где:
-волновое сопротивление конусной части перехода
-волновое сопротивление подводящего фидера 75 Ом
-волновое сопротивление спиральной антенны
Ом
По известному волновому сопротивлению можно определить отношение 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 по допустимой предварительной мощности имеем: диаметр центральной жилы 1.35 мм.
Отсюда можно определить все размеры коаксиального трансформатора рис.4.
мм
мм
выберем равным мм., тогда мм.
В качестве основания спирали можно применить твердый пенопласт. Он не изменит электрических параметров антенны, т.к. по своим электрическим параметрам пенопласт близок к воздуху.
При мощности передатчика 10 кВт и скважности 100 средняя площадь излучения примерно 100 Вт, при КСВ антенны лучше 1.35 отражённая мощность не более 5%, т.е. не более 5 Вт. Будем считать, что эта мощность тепло и рассеивается на спирали.
Для уменьшения уровня боковых лепестков следует увеличить размер рефлектора и сделать его форму более сложной. Эскиз на рисунке 7.
40 см
20 см
Рис.7. Эскиз рефлектора для уменьшения уровня боковых лепестков.
Рефлектор следует делать из листа толщиной не менее 3 мм, т.к. он является несущим для фидера спирали и какого-либо опорно-поворотного устройства.
Диаграмма такой антенны достаточно широка (>),так что особой точности наведения она не требует. Антенна достаточно проста в изготовлении, надежна в эксплуатации.
Уровень боковых лепестков.
Наряду с шириной 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 используемой литературы:
1.Антенно-фидерные устройства СВЧ.
(под общей редакцией Маркова)
2.Антенны.
(Д.М.Сазонов)
3.Антенны и устройства СВЧ.
(В.В.Никольский)
Другие работы по теме:
Слабонаправленные антенны
Исследование слабонаправленных антенн. Цель работы: исследование слабонаправленных антенн пирамидальной рупорной и диэлектрической стержневой. Ознакомление с конструкциями антенн. Расчет и экспериментальное определение их основных характеристик.
Радиолокация
Московский Государственный институт электроники и математики Факультет ИТ Кафедра радиотехники Курсовая работа по курсу “Радиотехнические системы”
Диаграмма направленности антенны
Балтийский Государственный технический университет им. Д.Ф.Устинова (“Военмех”) Кафедра И4 Реферат ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ
Спиральная антенна
Режимы излучения спиральной антенны. Расчетные соотношения для цилиндрической спиральной антенны. Равноугольная (логарифмическая) спиральная антенна.
Спиральные рукава Галактики
Спиральные рукава Галактики играют огромную, как мы видели выше, роль в развитии небесных тел Солнечной системы, поэтому необходимо выяснить вопрос об их происхождении.
Галактики: основные сведения
С давних времен до недавнего времени многие считали звезды на ночном небе лишь изящным украшением сферы. Многие годы астрономы и ученые мечтали достичь пределов космоса и узнать – где же все-таки находится граница Вселенной.
Исследование рупорных антенн
РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ Кафедра Радиотехники Дисциплина: Антенно-фидерные устройства КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА №2
Расчет антенны типа Волновой канал
5 Эскиз антенны и схема питания Рисунок 5.1 – Эскиз антенны и схемы питания где, 1 – директоры 2 – активный вибратор 3 – рефлектор 4, 5, 11 – элементы симметрирующего устройства для возбуждения вибратора.
Антенны
НАЗНАЧЕНИЕ ПЕРЕДАЮЩЕЙ И ПРИЕМНОЙ АНТЕНН Антенной называется радиотехническое устройство, предназначенное для излучения или приема электромагнитных волн. Антенна является одним из важнейших элементов любой радиотехнической системы, связанной с излучением или приемом радиоволн. К таким системам относят: системы радиосвязи, радиовещания, телевидения, радиоуправления, радиорелейной связи, радиолокации, радиоастрономии, радионавигации и др.
Слабонаправленные антенны
Исследование слабонаправленных антенн. Цель работы: исследование слабонаправленных антенн пирамидальной рупорной и диэлектрической стержневой. Ознакомление с конструкциями антенн. Расчет и экспериментальное определение их основных характеристик.
Расчет антенны
Волновое сопротивление диполя. Длина плеча вибратора. Сопротивление диполя для трех длин волн. Максимально допустимая мощность, пропускаемая фидером. Диаграмма направленности антенны. Определение нулевых направлений излучения. Высота подвеса над землей.
Оптимальная волноводно-щелевая решетка
Щелевые волноводные антенны, выполненные на основе прямоугольного, круглого, змейкового, спирального и других типов волноводов. Выбор размеров волновода. Расчет антенной решетки: длина антенны и проводимость одной щели, диаграмма направленности.
Принцип действия зеркальной антенны
Разработка зеркальной антенны - параболоида вращения, работающей в дециметровом диапазоне: расчет основных параметров, диаграммы направленности и сравнение с реальной ДН. Выполнение эскиза антенны, включающего все коммутационные узлы и возможный крепеж.
Особенности устройства антенны
Расчет размеров и параметров рупорной антенны. Линия передачи - фидерный тракт антенны. Вычисление КПД антенно-фидерного тракта и мощности передатчика. Эксплуатация антенно-фидерного устройства. Определение типа волновода исходя из размеров сечения.
Линейка из рупорных антенн
Проектирование линейки из волноводно-рупорный антенны: произведение расчета одиночного рупора и фазирующей секции, построение диаграммы направленности простейшего излучателя СВЧ-диапазона. Рассмотрение строения и принципа работы данной конструкции.
Коллинеарная антенная решетка с последовательным возбуждением
Причины применения коллинеарной антенной решетки с последовательным возбуждением и ее расчет с использованием модели Маркони-Франклина. Определение характеристик излучающего элемента антенны. Оценка полученных результатов с помощью программы "SAR32".
Исследование рупорных антенн
Принцип действия рупорных антенн, расчет диаграммы направленности рупорной антенны на заданной частоте. Освоение методики измерения диаграммы направленности, поляризационной диаграммы рупорной антенны и коэффициента стоячей волны в фидерной линии.
Синфазная решетка из рупорных антенн
Расчет параметров синфазной решетки из рупорных антенн: размеры волновода и рупора, габариты решетки, количество излучателей. Анализ графиков: единичного излучателя, множителя системы и решетки. Структурная схема питания рупоров от общего генератора.
Проектирование двухзеркальной антенны по схеме Кассегрена
Роль малого зеркала. Расчет геометрических параметров двухзеркальной антенны Кассегрена, параметров облучателя. Соотношение радиуса волновода и критической длины волны. Максимальная фазовая ошибка на краях апертуры. Амплитудное распределение в раскрыве.
Однопроводная антенна бегущей волны
Расчет характеристик антенны бегущей волны (антенны Бевереджа), используемой в КВ диапазоне. Работа антенны бегущей волны, ее зависимость от качества заземления. Схема подключения "земляных" проводов. Конструктивное выполнение антенны, ее нагрузка.
Линейная решётка рупорных антенн
Антенно-фидерное устройство как неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Основные электрические и геометрические параметры линейной решётки рупорных антенн и её элементов. Диаграмма направленности, поляризация и полоса пропускания антенны.
Линейная решетка спиральных антенн с электронным сканированием
Линейная решетка с цилиндрической спиральной антенной в качестве излучателя. Применение антенных решеток для обеспечения качественной работы антенны. Проектирование сканирующей в вертикальной плоскости антенной решетки. Расчет одиночного излучателя.
Длинноуска зеленоватая
Введение 1 Описание 2 Галерея Список литературы Длинноуска зеленоватая Введение Длинноуска зеленоватая[1] (Adela reaumurella) — вид бабочек из семейства длинноусых молей (Adelidae). Средняя Европа.
Исскуственные спутники Земли
Искусственные спутники Земли — космические летательные аппараты, выведенные на околоземные орбиты. Они предназначаются для решения различных научных и прикладных задач.
Низшие Ракообразные
Подкласс Жаброногие - самый примитивный. У этих мелких рачков ножки листовидные и используются в равной степени для движения и дыхания. Они же создают ток воды, подводящий пищевые частицы ко рту. Их яйца легко переносят высыхание и дожидаются в почве нового сезона дождей. Интересна из жаброногов артемия: она может жить в соленых озерах с концентрацией соли до 300 г/л, а в пресной воде через 2-3 дня погибает.
Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь
Доклад ученицы 11 "Б" ср. школы № 1257 Масоловой Елены. Типы Галактик. Наша Галактика - Млечный Путь. МНОГООБРАЗИЕ ГАЛАКТИК етагалактика - часть Вселенной, доступная современным астрономическим методам исследований - содержит несколько миллиардов галактик - звездных систем, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации.