Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Курсовая работа - Расчет СГД антенны - файл 1.doc


Курсовая работа - Расчет СГД антенны
скачать (142.5 kb.)

Доступные файлы (1):

1.doc143kb.09.12.2011 02:15скачать

содержание

1.doc

Краткая теория.

Антенны СГД являются основным типом передающих антенн, применяемых в КВ диапазоне для радиовещания и радиосвязи на трассах большой протяжённости. Основными преимуществами антенн СГД являются возможности получения высокого КНД (и КУ, антенны имеют высокий КПД), а также управления ДН в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Антенны типа СГД могут работать без перестройки в непрерывном диапазоне волн с коэффициентом перекрытия 2 … 2.5.

Антенна представляет собой плоскую синфазную решётку, состоящую из нескольких рядов (этажей) синфазно возбуждаемых симметричных вибраторов, расположенных на определённом расстоянии d2 друг от друга.

В настоящее время наиболее распространены двух- (трасса длинной 1000 … 3000 км), четырёх- (трасса длиной от 2000 до 6000 … 8000 км) и восьмиэтажные (трасса от 6000 км и более) антенны. Синфазность возбуждения всех вибраторов на любой длине волны достигается благодаря тому, что расстояние от точек питания отдельных вибраторов до точек присоединения главного фидера (точки a1, a2) одинаковы. Диапазонность по входному сопротивлению обеспечивается применением диапазонных вибраторов, а также включением в распределительные фидеры, подводящие питание к вибраторам, ступенчатых трансформаторов (трансформирующих вставок), обладающих различными волновыми сопротивлениями. При тщательном подборе волновых сопротивлений ступенчатых трансформаторов можно получить КБВ в главном фидере не ниже 0,6 … 0,65 в двукратном диапазоне волн.

В качестве фидеров применяют: проволочные вибраторы с пониженным волновым сопротивлением (W=280 … 470 Ом), состоящие из трёх проводов и имеющие треугольное поперечное сечение; жёсткие шунтовые вибраторы и самодополнительные проволочные плоские вибраторы. В решётках, выполненных по принципу самодополнительности, можно уменьшить число этажей, что объясняется большими вертикальными размерами плоских вибраторов. Кроме того, увеличивается допустимая подводимая мощность.

В антеннах СГД наиболее часто применяют вибраторы с длиной плеча (0,35 … 0,45) λ0, где λ0=√λmaxλmin; λmax и λmin – соответственно самые длинная и короткая волны рабочего диапазона.

Для создания однонаправленного излучения антенна снабжена рефлектором, располагаемым на некотором расстоянии dр от полотна антенны. Могут применяться рефлекторы трёх типов: пассивные настраиваемые, апериодические и активные (питаемые).

^ Настраиваемый рефлектор выполняется в виде полотна из вибраторов (аналогично полотну антенны) и возбуждается благодаря пространственной электромагнитной связи между полотнами. К точкам a1, a2 рефлектора присоединяется отрезок линии, длина которого регулируется короткозамыкателем и который служит для настройки рефлектора. Рефлектор устанавливается на расстоянии dр= (0,25 … 0,27) λ0. Использование настраиваемого рефлектора целесообразно в тех случаях, когда имеется необходимость в изменениях направления излучения (приёма) на обратное.

^ Апериодический рефлектор представляет собой плоский экран, выполненный из горизонтальных проводов, параллельных осям вибраторов. Он устанавливается сзади антенны на расстоянии dр= (0,27 … 0,3) λ0. Размеры экрана несколько превосходят размеры полотна антенны. Апериодический рефлектор по позволяет по сравнению с настроенным рефлектором значительно уменьшить уровень излучения в обратном направлении, что весьма важно для уменьшения взаимных помех радиостанций. Для этого расстояние между проводами экрана должно быть примерно (0,035 … 0,07) λ0.

Основным достоинством антенны с апериодическим рефлектором является ненужность настройки, а недостатками – сложное конструктивное выполнение и почти полное отсутствие электрической прозрачности (т.е. возможности прохождения электромагнитных волн, излучаемых другими антеннами).

^ Активно питаемый рефлектор, так же как и настроенный, представляет собой полотно, идентичное полотну антенны, возбуждаемое за счёт части мощности, подведённой к рефлектору от генератора. Антенна СГД с активным диапазонным рефлектором не требует перестройки при смене рабочих волн. Такой рефлектор целесообразно применять в тех случаях, когда антенна используется при частой смене рабочих волн.

Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости (Δ=0) описывается выражением

F(φ)=F0(φ)Fc(φ)Fр(φ)

Здесь φ – азимутальный угол, отсчитываемый от плоскости антенны; F0(φ) – ДН одного симметричного вибратора в горизонтальной плоскости; Fc(φ) – множитель системы, определяемый числом вибраторов в ряду; Fр(φ) – множитель рефлектора.

Направленные свойства антенны СГД в вертикальной плоскости зависят от числа этажей и высоты подвеса геометрического центра Hср антенны над землёй. Характеристика направленности в этом случае F(Δ)=FcFрFз. Здесь Δ – угол в вертикальной плоскости между направлением на точку наблюдения и нормалью к плоскости антенны; Fc – множитель системы в вертикальной плоскости, определяемый числом этажей; Fр – множитель рефлектора в вертикальной плоскости; Fз – множитель, учитывающий влияние Земли на излучение антенны.

Чем больше число этажей, тем уже главный лепесток и меньше угол Δmax. Увеличение высоты подвеса антенны сопровождается сужением и прижатием к земле главного лепестка, а также увеличением УБЛ в вертикальной плоскости. Высота подвеса нижнего этажа обычно выбирается λ0 … 1,75 λ0. При увеличении рабочей длины волны ДН антенны в вертикальной и горизонтальной плоскостях расширяются. Антенны СГД подвешиваются на деревянных, асбоцементных или металлических мачтах высотой 100 метров и более.

Для управления ДН в вертикальной плоскости полотно антенны обычно разбивают на две группы с равным числом вибраторов в каждой группе и изменяют соотношение фаз и токов, протекающих в вибраторах различных групп.

Расчёт СГД антенны.

Исходные данные:


м

м

Гц

Вт





Ом

м/с

1. Оценка возможного диапазона рабочих частот антенны и нахождение угла падения волны на ионосферу и угла наклона траектории.
Находим верхнюю частоту и, соответственно, длину волны:






Гц

м

Находим нижнюю частоту и, соответственно, длину волны:






Гц

м

Находим оптимальную частоту и, соответственно, длину волны:







Гц

м


Определяем центральный угол, соответствующий дуге r, учтя, что azm (радиус Земли) = 6370 км:










Определяем угол падения волны на ионосферу:









Определяем угол наклона траектории:










2. Определение геометрических размеров диапазонного вибратора.
Находим расстояние между центрами соседних симметричных вибраторов:




м


Находим расстояние между этажами:





м


Находим длину плеча вибратора:




м


Находим эквивалентный радиус вибратора:





м


Находим радиус цилиндра, образованного проводами, учтя что число проводов 6, а радиус провода 1мм:





м

Находим расстояние между проводами:




м


Находим расстояние между активным полотном антенны и рефлектором:




м


3. Построение диаграммы направленности в горизонтальной плоскости:
Определяем волновое число:








Диаграмма направленности одного симметричного вибратора рассчитывается по формуле:





Построим таблицу для расчёта ДН одного симметричного вибратора:








Построим ДН одного симметричного вибратора:




Множитель системы, определяемый числом вибраторов в этаже, определяется по формуле:




Множитель рефлектора определяется по формуле:





Диаграмма направленности антенны СГД рассчитывается как произведение трёх упомянутых выше множителей:





Построим таблицу для расчёта ДН антенны СГД:







1



Построим ДН антенны СГД в горизонтальной плоскости:




4. Построение диаграммы направленности в вертикальной плоскости:
Множитель системы, определяемый числом этажей, определяется по формуле:




Множитель рефлектора определяется по формуле:





Угол максимального излучения антенны равняется углу наклона траектории:







Находим среднюю высоту подвеса антенны над Землёй:




м


Находим высоту подвеса нижнего этажа антенны:





м


Множитель, учитывающий влияние Земли на излучение антенны определяется по формуле:





Диаграмма направленности антенны СГД в вертикальной плоскости рассчитывается как произведение трёх упомянутых выше множителей:




Построим таблицу для расчёта ДН антенны СГД:









Построим ДН антенны СГД в вертикальной плоскости:




5. Вычисление коэффициента направленного действия и коэффициента усиления.
Находим площадь полотна антенны:






м2


Рассчитываем КНД антенны для нижней частоты:








Рассчитываем КНД антенны для оптимальной частоты:








Рассчитываем КНД антенны для верхней частоты:








Рассчитываем КУ антенны на нижней частоте, учитывая, что КПД=0,7:







Рассчитываем КУ антенны на оптимальной частоте, учитывая, что КПД=0,9:







Рассчитываем КУ антенны на верхней частоте, учитывая, что КПД=0,7:






6. Определение действующего значения напряжённости электрического поля (Eд), создаваемого данной антенной в точке приёма, если к антенне подведена мощность P.
Частота продольного магнитного резонанса, выраженная в МГц:


МГц


Коэффициент, зависящий от критической частоты слоя Е ионосферы fкрЕ и длины трассы r:





Коэффициент, зависящий от протяжённости трассы r и действующей высоты отражения волны hd от слоя F2:





Рассчитаем полный интегральный коэффициент поглощения для нижней частоты:







Рассчитаем полный интегральный коэффициент поглощения для оптимальной частоты:







Рассчитаем полный интегральный коэффициент поглощения для верхней частоты:






Рассчитаем действующее значение напряжённости электрического поля в точке приёма для нижней частоты:





В/м

Рассчитаем действующее значение напряжённости электрического поля в точке приёма для оптимальной частоты:




В/м

Рассчитаем действующее значение напряжённости электрического поля в точке приёма для верхней частоты:





В/м








Скачать файл (142.5 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации