Антенно-фидерные устройства радиорелейных

Антенно-фидерные устройства

 

 

Л.К. Андрусевич

А.А. Ищук

 

Учебное пособие по курсовому проектированию

 

Новосибирск 2011

 

 

1 Цель и содержание проекта

 

Целью курсового проекта является расчет основных электрических характеристик и направленных свойств антенн, входящих в состав спутниковых систем радиосвязи, телевидения, радиорелейных линий связи и т.п.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, содержащей конструктивные чертежи и графики различных расчетных величин: диаграмм направленности, амплитудных распределений полей и т.д. Пояснительная записка включает в себя:

1) задание на курсовой проект,

2) технические требования на проектируемую антенну и ее элементы;

3) общую характеристику схемы построения проектируемой антенны и сравнение ее с антеннами других типов,

4) расчет основных характеристик антенны и фидерного тракта;

5) заключение, содержащее выводы о соответствии полученных характеристик данным технического задания,

6) список используемой литературы.

 

Требования к содержанию проекта

 

Расчетно-пояснительная записка должна быть представлена на рецензирование в рукописном или печатном виде, выполненная в соответствии с требованиями на техническое проектирование и в установленные сроки.

Все расчетные величины должны выражаться в единицах СИ, а обозначения величин соответствовать общепринятым в учебной и технической литературе.

Диаграммы направленности антенн необходимо строить в нормированном виде. Интервал между расчетными точками следует выбирать индивидуально с учетом особенностей диаграммы направленности антенны. Все диаграммы направленности строятся в декартовых координатах.

Кроме главного лепестка диаграммы направленности должно быть рассчитано не более двух боковых лепестков.

В заключение расчетно-пояснительной записки должна быть указана ширина главного лепестка по половинной мощности в градусах и уровень первого бокового лепестка в децибелах (дБ).

На основании расчета необходимо представить эскиз антенны с указанием основных размеров в формате А4.

 

Антенно-фидерные устройства радиорелейных

И космических линий радиосвязи в сантиметровом

Диапазоне волн

 

Общие положения

 

На космических линиях связи при работе с высокоорбитальными спутниками используется диапазон сверхвысоких частот (сантиметровых радиоволн). В этом диапазоне в качестве передающих и приемных антенн применяются апертурные антенны (антенны поверхностного типа). Это однозеркальные и двухзеркальные параболические антенны, рупорно-параболические антенны и антенны-линзы. На линиях дальней космической связи применяют главным образом антенные решетки, элементом которых могут быть как однозеркальные, так и двухзеркальные параболические антенны.

На радиорелейных линиях связи применяются однозеркальные и двухзеркальные параболические антенны, рупорно-параболические и перископические антенны.

 

Облучатели апертурных антенн

 

В качестве облучателей апертурных антенн используются простейшие слабонаправленные антенны, обладающие однонаправленным излучением в сторону зеркала. Обычно это рупорные антенны, волноводно-щелевые излучатели, открытые концы прямоугольного и круглого волноводов. Фазовый центр облучателя совмещается с фокусом зеркала.

 

Пирамидальный рупорный

При расчете диаграммы направленности рупорного облучателя исходят из предположения, что поле в раскрыве рупора имеет такую же структуру, какую и в питающем волноводе. Например, если в прямоугольном волноводе возбуждается основной тип волны Н₁₀, то в раскрыве рупора, как и в волноводе в плоскости Е (ось у) амплитуда напряженности электрического поля не зависит от координаты у, а в плоскости Н (ось х) изменяется по закону косинуса, если начало координат находится посредине широкой стенки волновода а. При этом так же предполагается, что раскрыв рупора представляет собой синфазную поверхность. При указанных условиях диаграммы направленности рупора в плоскостях Е и Н выражаются формулами (3.1) и (3.2), где а и в – размеры раскрыва рупора Lh и Le (рис. 3.1). Длина пирамидального рупорного облучателя обычно выбирается равной диагонали его раскрыва и может корректироваться для получения требуемого КБВ в питающем волноводе, а отношение Lh/Le=1.5. Размеры раскрыва подбираются таким образом, чтобы при известных радиусе раскрыва зеркала и фокусном расстоянии получить распределение амплитуды поля в раскрыве, обеспечивающее требуемый коэффициент усиления параболической антенны.

Рис. 3.1. Рупорный облучатель

 

Конический рупор

 

В коническом рупорном облучателе c круглым раскрывом также, как и в питающем круглом волноводе, существует основной тип волны Н₁₁. Требования к размеру раскрыва конического рупора аналогичны требованиям для пирамидального рупора. Длина конического рупора также выбирается из условия требуемого КБВ в питающем фидере.

 

Рис.3.2. Конический рупор

 

Диаграммы направленности конического рупора рассчитываются по тем же формулам, что и для открытого конца круглого волновода (3.3, 3.4).

 

Графическая часть проекта

 

К графической части проекта относится:

1. Эскизный чертеж антенны с указанием основных ее размеров,

2. График распределения амплитуды поля по раскрыву зеркала,

3. Нормированные диаграммы направленности облучателя и собственно антенны. Диаграммы строятся в декартовых координатах.

Диаграмма направленности антенны должна состоять из главного лепестка и первых двух боковых лепестков.

 

 

Вопросы согласования

 

В РПА есть несколько возможных источников отраженных волн. В первую очередь – это место соединения рупорной части антенны с питающим волноводом. Использование плавных переходов от волновода к рупору позволяет практически исключить отраженную волну. Так, при длине перехода и совмещении формы перехода с точностью до первой производной с волноводом и рупором можно обеспечить коэффициент отражения около 0,1%. Размеры поперечного сечения рупорного перехода должны плавно изменяться на достаточно большой длине. Высокое согласование можно получить, если принять закон изменения поперечного сечения рупора согласно полиному:

 

, (3.34)

где коэффициенты определяются из условия совпадения размеров рупорного перехода со входным отверстием антенны и с соответствующими размерами сечения волновода.

Порядок расчета РПА

При проектировании РПА для РРЛ обычно задаются средней длиной рабочей волны λ, полосой частот 2Δf/f мощностью передатчика Р₁, напряженностью поля в точке приема Е, длиной трассы связи r, высотой передающей h₁ и приемной h₂ антенн, поляризацией – вертикальной или горизонтальной. При расчете необходимо:

1. Задаваясь апертурным КИП ν_А =0.8, рассчитать площадь раскрыва:

. (3.35)

2. Если задан коэффициент усиления антенны G_m, то задаваясь результирующим КИП ν_рез = 0.65, вычислить площадь раскрыва:

. (3.36)

3. Выбрать углы раскрыва .

4. Для выбранного угла γ по формуле (3.15) рассчитать фокусное расстояние параболоида f (или см.формулу (3.31)).

5. Выбрать угол облучения РПА δ (обычно δ = 90º) и рассчитать размеры раскрыва L₁, L₂. Если задана игольчатая ДН, для вертикальной поляризации сделать это по формулам (3.19) – (3.21), а для горизонтальной – по формулам (3.22) – (3.23). Для другого соотношения между шириной ДН в плоскостях Е и Н это также легко сделать, воспользовавшись формулами (3.19) для вертикальной, или формулами (3.21) для горизонтальной поляризации.

6. По формулам (3.25) и (3.26) определить размеры R₁ и R₂.

7. Для проверки найденных размеров РПА можно воспользоваться рис.3.7.

8. На средней и крайних частотах диапазона рассчитать и построить ДН РПА для вертикальной поляризации по формулам (3.27), (3.29), а для горизонтальной поляризации – по формулам (3.18), (3.30). По найденным ДН определить их ширину «по нулям» и «по половине мощности», а также уровень первых двух боковых лепестков.

9. Рассчитать КНД спроектированной антенны.

10. Определить апертурный КИП раскрыва РПА для вертикальной поляризации по формуле (3.32), а для горизонтальной поляризации – по формуле (3.33).

Литература

 

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

2. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ (1, 2 том). Радио, 1977.

3. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

4. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ, 2006.

5. Конспект лекций.

 

 

Общие положения

В диапазоне дециметровых радиоволн работают метеорологические низкоорбитальные спутники и системы непосредственного приема сигналов стационарных спутников наземными приемными устройствами без предварительной ретрансляции.

Как было указано выше, в этом диапазоне радиоволн на линиях космической связи используются антенные решетки, элементом которых служат антенны вибраторного типа. Примером служит отечественная система «Экран», работающая в диапазоне 700 МГц. В качестве элемента решетки используются либо директорные антенны, либо спирали. Последние предпочтительнее, так как спираль обладает существенно более широкой полосой пропускания по сравнению с директорной антенной и эффективнее работает в условиях поляризационных замираний. Как правило, используемые антенные решетки являются плоскостными, синфазными, равноамплитудными и эквидистантными.

Количество элементов решетки определяется коэффициентом усиления антенны, необходимым для обеспечения заданного уровня мощности сигнала на входе приемного устройства.

 

Земной станции

 

Одиночная спираль (рис.4.1) не может обеспечить требуемый коэффициент усиления, так как для этого потребуется ее большая длина за счет увеличения количества витков. В действительности рабочими оказываются только несколько первых витков, остальные витки практически не участвуют в работе антенны. Это легко объяснить, воспользовавшись принципом взаимности. Пусть спираль работает в режиме излучения. Тогда основная доля мощности излучения приходится на первые витки спирали, расположенные ближе к генератору. А остальные витки возбуждаются токами достаточно малой амплитуды.

Расчет электрических характеристик антенны обычно начинается с определения требуемого коэффициента усиления по формуле (3.6), учитывая что . Затем определяется размер спирали nd, учитывая, что из формулы:

(4.1)

 

где ℓ - длина витка, n-количество витков спирали, d- шаг спирали. Обычно длина витка спирали выбирается равной .

Рис.4.1. Спиральная антенна

Тогда

 

, или . (4.2)

 

Шаг спирали выбирается из условия

 

. (4.3)

 

Как правило, размер спирали оказывается слишком большим, и, чтобы обеспечить требуемый коэффициент усиления антенны, спираль «разрезают» на ряд коротких спиралей с количеством витков 3-7, и из них формируют синфазную решетку. Количество элементов решетки определяют ориентировочно и затем уточняют после вычисления коэффициента усиления решетки по диаграммам направленности в двух главных плоскостях. Конфигурация антенной решетки должна быть согласована со схемой питания решетки, которая должна быть максимально простой и обладать необходимыми диапазонными свойствами. Последнее предполагает, что расстояние от главного фидера до каждой спирали должно быть одинаковым для всех спиралей. Шаг решетки обычно выбирается равным 0.5λ.

 

4.3 Расчет схемы питания антенны

Питание спиральной решетки осуществляется системой распределительных фидеров, состоящих из отрезков коаксиального кабеля. Нужно так построить систему питания антенны, чтобы ее входное сопротивление равнялось волновому сопротивлению магистрального фидера (W_ф = 50 Ом).

Для этой цели в качестве согласующих устройств применяют трансформаторы в виде четвертьволновых отрезков коаксиального кабеля. Пример построения схемы питания синфазной решетки из 4-х спиралей приведен на рис.4.2.

Входное сопротивление одиночной спирали определяется по формуле:

Рис. 4.2. Схема питания антенны из четырех спиралей

 

, Ом, (4.4)

где: ℓ - длина витка.

При длине отрезка кабеля входное сопротивление спирали пересчитывается в точку В с коэффициентом трансформации n = 1,

где e - относительная диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего кабель (e = 2,2 – 2,4).

Поэтому общее сопротивление 4х спиралей в точке В. Ом.

Для согласования с магистральным фидером необходим четвертьволновый - трансформатор с волновым сопротивлением Ом.

В этом случае можно использовать типовой кабель с волновым сопротивлением W_т = 50 Ом.

Питание синфазной решетки из спиралей можно организовать по какой – либо другой схеме. Автору проекта предоставляется решить эту задачу самостоятельно.

 

Графическая часть проекта

 

К графической части проекта относится:

 

1. Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров,

2. Нормированная диаграмма направленности антенны, которая должна состоять из главного лепестка и первых двух боковых.

3. Схема питания антенны с указанием величин согласующих трансформаторов.

 

Литература

 

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

2. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

3. Л.К.Андрусевич, А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ, 2006.

4. Конспект лекций.

 

Системах радиосвязи

Общие положения

 

Антенны-линзы при относительно небольших размерах позволяют получить достаточно большие значения коэффициента усиления в диапазоне сверхвысоких частот. Принцип работы антенны основан на законах геометрической оптики. По этой причине антенне-линзе в качестве прототипа служит оптическая линза. Обладая фокусирующими свойствами, антенна преобразует сферический фронт волны, возбуждаемый облучателем, в волну с фронтом, близким к плоскому. В результате направленные свойства антенны намного превышают направленные свойства облучателя.

В качестве облучателя линзы, как правило, применяют прямоугольные или конические расфазированные рупоры малой длины, имеющие слабо выраженными направленные свойства. Обычно линза вставляется в раскрыв рупора, а ее фокус совмещен с фазовым центром рупора.

Линзы выполняются либо из диэлектрика с малыми потерями, либо в виде набора параллельных металлических пластин, торцевая часть которых имеет профиль линзы (рис.5.1). В последнем случае распространение волны между пластинами имеет волноводный характер. В диэлектрических линзах фазовая скорость волны меньше скорости света, поэтому они называются замедляющими. В металлических линзах фазовая скорость больше скорости света, поэтому они называются ускоряющими. Линзы, выполненные из сплошного диэлектрика, имеют большой вес и обладают существенными диэлектрическими потерями. Этими недостатками в меньшей степени обладает замедляющая линза из искусственного диэлектрика. Следует отметить, что в ускоряющих линзах отсутствуют диэлектрические потери, однако они обладают в отличие от сплошных диэлектрических линз ограниченными диапазонными свойствами. Все сказанное следует учитывать при выборе типа линзы при курсовом проектировании.

 

 

а) б) в)

Рис.5.2,а)- замедляющая линза, б)-ускоряющая линза. в)- линза из искусственного диэлектрика

 

 

Профиль замедляющей линзы имеет форму гиперболы, а профиль ускоряющей линзы - форму эллипса.

 

Графическая часть проекта

К графической части проекта относится:

 

1.Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров,

2.Нормированная диаграмма направленности антенны.

 

Литература

 

 

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные

устройства. Радио и связь, 1989.

2. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ (1, 2

том). Радио, 1977.

3. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-

фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

4. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,

2006.

5. Конспект лекций.

 

Волноводно-щелевые решетки

Общие положения

Щели, прорезанные в стенках волновода, широко применяются в качестве антенн в различных системах связи в сантиметровом диапазоне волн. Одиночная щель по своим направленным свойствам идентична симметричному вибратору. Однако ее излучающая способность несколько превосходит излучающую способность вибраторных антенн. Для получения высоких направленных свойств из одиночных щелей формируют антенные решетки. Решетки могут быть синфазными (резонансными) и решетками бегущей волны (нерезонансными) (рис.6.1, 6.2).

 

Рис.6.1.Резонансная антенная решетка

 

Рис.6.2. Нерезонансная антенная решетка

 

В последнем случае возможно частотное сканирование диаграммы направленности антенны. Щели могут прорезаться как в широкой стенке прямоугольного волновода, так и в узкой стенке. Для обеспечения синфазного возбуждения щелей резонансной решетки, расположенных над осевой линией волновода, шаг решетки должен равняться длине волны в волноводе. На конце волновода устанавливается согласующий короткозамкнутый поршень. Щели часто располагают в шахматном порядке относительно осевой линии волновода. При этом для сохранения синфазного возбуждения щелей шаг решетки должен равняться половине длины волны в волноводе. В последнем случае вдвое увеличивается количество щелей при тех же габаритах антенны, за счет чего уменьшается уровень боковых лепестков и соответственно увеличивается коэффициент усиления антенны. Для обеспечения режима бегущей волны в нерезонансных решетках в конце волновода устанавливается согласованная поглощающая нагрузка (рис.6.2).

Длина щелевого излучателя обычно выбирается равной половине длины

волны в пустоте c учетом укорочения, а ее ширина зависит от уровня излучаемой мощности. В случае работы антенны в режиме приема ширина щели определяется только требованиями к ее полосе пропускания. Обычно ширина щели составляет 2-5 мм.

 

Графическая часть проекта

К графической части проекта относится:

1.Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров,

2.Нормированные диаграммы направленности антенны.

 

 

Литература

 

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные

устройства. Радио и связь, 1989.

2. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ (1, 2

том). Радио, 1977.

3. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-

фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

4. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,

2006.

5. Конспект лекций.

 

Телевизионных центров

Общие положения

Передача телевизионных программ ведется в диапазоне метровых и дециметровых радиоволн. По этой причине в качестве передающих антенн используются антенные решетки, элементами которых являются симметричные вибраторы. Наиболее широкое распространение в настоящее время получили антенны панельного типа. Панель состоит из двух (реже четырех) симметричных волновых или полуволновых симметричных вибраторов, питаемых синфазно (рис.7.1,а, б), или переменно-фазно (со сдвигом фазы питания π/2 в соседних вибраторах одного этажа).

 

 

Рис.7.1,а)- панель из полуволновых вибраторов

б)- панель из волновых вибраторов

 

Особенностью этих антенн является широкая рабочая полоса. Для этого в антеннах применяются вибраторы с пониженным волновым сопротивлением (W_в = 150 – 300 Ом) и используются схемы компенсации реактивной составляющей входного сопротивления. В панельных антенных используют симметричные волновые вибраторы цилиндрической формы из труб диаметром ~ (0,05 – 0,2l) или полуволновые вибраторы выполненные в виде стальных пластин.

Питание вибраторов в панели осуществляется с помощью 2-х или 4-х проводной симметричной линии. Для согласования панели с коаксиальным кабелем применяется симметрирующее устройство. Значения коэффициента усиления антенны в зависимости от числа этажей приведены в таблице 7.3

 

Таблица 7.1

 

Количество этажей, nэ
G	1,1	2,3	4,6	5,8		9,2		27,5
G, дБ	0,4	3,5	6,6	7,6	8,5	9,6	11,5	14,4

 

Панель имеет два параллельно соединенных вибратора, следовательно, входное сопротивление каждого вибратора должно равняться 2W_ф = 150 Ом. Соединительные линии от каждого вибратора до симметрирующего устройства используются как четвертьволновые трансформаторы. Их волновые сопротивления определяются из формулы:

(7.1)

Входное сопротивление полуволнового вибратора с учетом влияния соседних вибраторов и рефлектора равняется R_вх = 140 Ом.

Входное сопротивление волнового вибратора определяется из формулы:

, (7.2)

где W_в – волновое сопротивление вибратора, а R_Sп сопротивление излучения вибратора, отнесенное к пучности тока. Для волнового вибратора R_Sп = 280 Ом.

Для расчетов в КП для волнового вибратора можно принять Wв = 300 Ом.

Панели в этаже располагаются по сторонам опоры квадратного сечения (рис. 7.2).

Рис. 7.2. Панельная антенна в горизонтальной и вертикальной плоскостях

 

При правильном выборе длины вибратора и вида питания в горизонтальной плоскости диаграмма направленности имеет вид близкий к круговой.

При проектировании предпочтение отдается панели с волновыми вибраторами, однако, если диаграмма направленности в горизонтальной плоскости будет иметь провалы, превышающие 30 % относительно круга, то необходимо перейти к панелям с полуволновыми вибраторами.

Наиболее равномерное излучение в горизонтальной плоскости дает антенна с синфазным питанием панелей в этаже с полуволновыми вибраторами, если расстояние между фазовыми центрами противоположных панелей не превышает 2l.

Применение переменно-фазного питания расширяет полосу пропускания антенны, однако, увеличивает неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и применяется в случаях, когда сторона опоры не превышает l. В случае, когда не удается получить приемлемую форму диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, допускается некоторое уменьшение стороны опоры.

Окончательное решение о выборе типа панели и схемы питания панелей в этаже принимается только после проверки всех возможных вариантов.

 

Графическая часть проекта

 

К графической части проекта относится:

1. Эскизный чертеж панели антенны с указанием основных размеров;

2. Графики диаграмм направленности в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Литература

 

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев.Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

2. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

3. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,

2006.

4. Конспект лекций.

 

Линиях радиосвязи

 

Ромбические антенны относятся к классу антенн бегущей волны и получили широкое распространение в качестве передающих антенн КВ диапазона. Для обеспечения режима бегущей волны ромб со стороны острого угла нагружен на активное сопротивление в виде двухпроводной поглощающей линии из проводов с большим удельным сопротивлением. Фидер, связывающий передатчик с антенной, подключается к антенне со стороны второго острого угла (рис. 8.1).

Рис.8.1. Ромбическая антенна

 

Для увеличения коэффициента направленного действия (коэффициента усиления) и подавления боковых лепестков применяют два полотна ромбических антенн, нагруженных на общую поглощающую линию (рис. 8.2) и сдвинутую относительно друг друга в горизонтальном направлении на величину D₁. Если необходимо подавить боковые лепестки под углами 30º ÷ 40º, то величина смещения

,

где λ₀ – рабочая длина волны.

Рис.8.2. Двойная ромбическая антенна

 

Для определения конструктивных размеров ромбической антенны необходимо знать оптимальную рабочую частоту (ОРЧ) на радиолинии заданной протяженности.

В начале определяется максимально применимая частота (МПЧ) из условия:

МПЧ = f_кр ^. secj₀, (8.1)

 

где f_кр – максимальная частота вертикально падающего луча при отражении его в области отражения наклонного луча с углом падения j₀.

Угол падения j₀ (рис. 8.3) определяется из соотношения

 

, (8.2)

где q - геоцентрический угол,

а – радиус Земли (а = 6370 км),

град, (8.3)

 

где r в км; q в градусах.

Критическая частота f_кр = .

 

 

Оптимальная рабочая частота ОРЧ = 0,7 МПЧ.

Вертикальный угол наклона ДН (угол возвышения) D определяют из условия:

 

(8.4)

 

Расчет поглощающей линии

 

Поглощающая линия располагается параллельно поверхности Земли на небольшой высоте вдоль большой диагонали ромба (рис.8.1).

Обычно поглощающая линия выполняется из фехралевых, реже стальных проводов диаметром 1 ¸ 3 мм.

Длина двухпроводной поглощающей линии

, (8.10)

где W_пл – волновое сопротивление линии (обычно выбирается равным 300, 350 Ом), R₁ -сопротивление линии на единицу длины.

Величина R₁ определяется из формулы:

. (8.11)

 

Здесь r – радиус провода,

m - относительная магнитная проницаемость провода;

r - удельное сопротивление провода, Ом ^. м.

Для фехраля и стали на высоких частотах m» 80. Удельное сопротивление стали r = 10^-7 Ом ^. м, фекраля – приблизительно r = 10^-6 Ом ^. м.

 

Порядок выполнения проекта

 

В проекте необходимо:

1. Определить оптимальную рабочую частоту (ОРЧ);

2. Определить вертикальный угол прихода луча Dº;

3. Выбрать конструктивные размеры антенны: углы при вершинах, длину стороны и высоту подвеса над Землей;

4. Выбрать типовой вариант антенны;

5. Определить коэффициент усиления антенны;

6. Рассчитать диаграммы направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях;

7. Рассчитать согласование антенны с фидером;

8. Рассчитать основные параметры и геометрию поглощающей линии.

К графической части проекта относятся:

1. Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров;

2. Графики диаграмм направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости.

 

Литература

 

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989;

Радио, 1977.

3. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,

2006.

4. Конспект лекций.

Порядок выполнения проекта

В проекте необходимо:

1. Определить:

- вертикальный угол прихода луча.

- оптимальную рабочую частоту.

- медианный множитель ослабления, например, по методу А.Н. Казанцева, а затем корректируется найденный множитель для учета быстрых и медленных замираний, это делается на тропосферных линиях связи.

2. На основании исходных данных и найденного множителя ослабления определить требуемый КУ и КНД приемной антенны.

3. На основе найденного КНД выбирать конструктивные размеры антенны (выбирается типовой вариант, или рассчитать самостоятельно геометрию антенны).

4. Рассчитать ДН антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

5. Рассчитать согласование фидера с антенной.

К графической части проекта относятся:

1. Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров;

2. Графики диаграмм направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскости.

Литература

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989;

2. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин Антенны УКВ (1, 2 том) Радио, 1977;

3. Лекционные материалы;

4. Л.К. Андрусевич, В.Г. Беленький Распространение радиоволн. СибГУТИ, 2003, с 7 – 157;

 

 

 

Приложение 1

 

Графики зависимости функций Бесселя первого рода первого и второго порядков для аргумента Х

 

 

 

 

 

Графики зависимости производной функций Бесселя первого рода первого порядка для аргумента Х

 

 

 

Приложение 2

 

Основные данные, коаксиальных кабелей со сплошной изоляцией

из стабилизированного полиэтилена

 

 

Марка кабеля	Коэффициент затухания, / номинальная пропускная мощность, Вт
	0,2 ГТц	1 ГГц	3 ГГц
РК- 50-4-11	0,14/350	0,33/150	0,63/80
РК-50-7-11	0,1/600	0,27/250	-
РК-50-7-21	0,1/2400	0,28/800	0,53/450
РК - 50 - 9 - 23	0,055/3000	0,27/1200	0,45/700
РК-50- 13-17	0,06/1200	0,17/400	-
РК-50-24- 17	0,045/2500	0,13/650	-
РК-50-33- 17	0,04/4000	0,12/900	-
РК-50-44- 17	0,031/5000	0,1/1000	-
РК-75-4- 11	0,15/320	0,36/130	0,7/70
РК - 75 - 4 - 12	0,16/300	0.38/120	0,8/60
РК-75-4-21	0,14/1000	0,3/400	0,6/200
РК - 75 - 7 - 11	0,1/600	0,27/250	0,52/140
РК-75-17-12	0,055/1800	0,16/600	0,35/300
РК-75-24- 18	0,07/1500	0,18/600	-
РК-75 -24-41	0,048/5600	0,088/400	0,16/1400
РК-75- 17-31	0,025/2900	0,75/800	0,17/460

 

 

Антенно-фидерные устройства

 

 

Л.К. Андрусевич

А.А. Ищук

 

Учебное пособие по курсовому проектированию

 

Новосибирск 2011

 

 

1 Цель и содержание проекта

 

Целью курсового проекта является расчет основных электрических характеристик и направленных свойств антенн, входящих в состав спутниковых систем радиосвязи, телевидения, радиорелейных линий связи и т.п.

Курсовой проект состоит из расчетно-пояснительной записки и графической части, содержащей конструктивные чертежи и графики различных расчетных величин: диаграмм направленности, амплитудных распределений полей и т.д. Пояснительная записка включает в себя:

1) задание на курсовой проект,

2) технические требования на проектируемую антенну и ее элементы;

3) общую характеристику схемы построения проектируемой антенны и сравнение ее с антеннами других типов,

4) расчет основных характеристик антенны и фидерного тракта;

5) заключение, содержащее выводы о соответствии полученных характеристик данным технического задания,

6) список используемой литературы.

 

Требования к содержанию проекта

 

Расчетно-пояснительная записка должна быть представлена на рецензирование в рукописном или печатном виде, выполненная в соответствии с требованиями на техническое проектирование и в установленные сроки.

Все расчетные величины должны выражаться в единицах СИ, а обозначения величин соответствовать общепринятым в учебной и технической литературе.

Диаграммы направленности антенн необходимо строить в нормированном виде. Интервал между расчетными точками следует выбирать индивидуально с учетом особенностей диаграммы направленности антенны. Все диаграммы направленности строятся в декартовых координатах.

Кроме главного лепестка диаграммы направленности должно быть рассчитано не более двух боковых лепестков.

В заключение расчетно-пояснительной записки должна быть указана ширина главного лепестка по половинной мощности в градусах и уровень первого бокового лепестка в децибелах (дБ).

На основании расчета необходимо представить эскиз антенны с указанием основных размеров в формате А4.

 

Антенно-фидерные устройства радиорелейных