Выбор типа решетки и ее геометрических параметров

 

Так как по заданию антенна должна обеспечить частотное сканирование диаграммы направленности, антенная решетка должна состоять из щелей, возбуждаемых в режиме бегущей волны (нерезонансная антенная решетка).

Расчет антенны начинается с определения количества щелей решетки, необходимого для получения коэффициента усиления в соответствии с ТЗ на проект из приближенной формулы

 

, (6.1)

где n- количество элементов решетки. Затем в соответствии с заданным шагом решетки d, если условия позволяют использовать решетку со щелями, расположенными в шахматном порядке относительно оси решетка, рассчитываются диаграммы направленности антенны в двух плоскостях Е и Н по формулам

, (6.2)

 

, (6.3)

где Ψ = 0, для резонансных решеток и Ψ = π для решеток с переменнофазным питанием,

множитель решетки,

- диаграмма направленности одной щели в плоскости Е,

. (6.4)

Диаграмма одиночной щели в плоскости Н определяется по формуле

,

где ℓ - длина щели.

Проверку коэффициента усиления антенны можно выполнить по формуле

для коэффициента направленного действия

, (6.5)

где

- значение диаграммы направленности решетки в плоскости Н в максимуме главного лепестка. Следует учесть, что антенны сверхвысоких частот имеют КПД практически равный единице. Поэтому .

 

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.

 

Антенно-фидерные устройства передающих

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.