Многовибраторная антенная решетка с рефлектором 16х4 эт (стр. 1 из 4)
Министерство образования и науки Украины
Житомирский государственный технологический университет
Кафедра радиотехники
группа РТ-7
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
По предмету: «Проектирование антенно-фидерных устройств»
«Многовибраторная антенная решетка с рефлектором 16х4 эт.»
Выполнил:
Масловский А. Б.
Проверил:
Хоменко Н. Ф.
Житомир
2006
Содержание
1. Техническое задание
2. Короткие теоретические сведенья
2.1 Общие сведенья о многовибраторной синфазной решетке
2.2 Антенны с настраиваемым рефлектором
2.3 Антенны с апериодическим рефлектором
2.4 Описание конструкции
3. Расчетная часть
3.1 Расчет входного сопротивления антенны
3.2 Симметрирующе-согласующие устройство
3.3 Расчет коэффициента направленного действия
3.4 Расчет ДН в горизонтальной плоскости
3.5 Расчет ДН в вертикальной плоскости
Вывод
Список использованной литературы
1. Техническое задание
Рассчитать чертёж, КНД, ДН, Rвх многовибраторной антенной решетки с рефлектором 16х4 эт. Построить по таблицам, в полярной и декартовой системе координат расчётную ДН в Е и Н плоскостях.
см.2. Короткие теоретические сведенья
2.1 Общие сведенья о многовибраторной синфазной решетке
Коротковолновые антенны с остронаправленным излучением в виде плоских синфазных решеток появились в середине 20-х годов. Разработка таких антенн в Советском Союзе велась в Нижегородской радиолаборатории, созданной по указанию В. И. Ленина, под руководством М. М. Татаринова и М. А. Бонч-Бруевича. Применявшаяся в течение ряда лет в коротковолновом диапазоне синфазная горизонтальная антенна (СГ) являлась узкополосной. Ее можно было использовать только на одной рабочей волне.
На рис.1. показано полотно синфазной антенны. Полотно включает nэ рядов (этажей) вибраторов. Каждый этаж состоит из nв полуволновых вибраторов (или из nс=
симметричных волновых вибраторов). Расстояние между этажами составляет половину длины волны. Вертикальный распределительный фидер, питающий вибраторы разных этажей, перекрещивают при переходе от одного этажа к другому. При распределении энергии от одного этажа к следующему волна, пройдя в вертикальном распределительном фидере путьl=0,5 
, отстает по фазе на угол kl= 
. Если перекрещивание фидера не делать, то вибраторы соседних этажей будут возбуждены .в противофазах. Вертикальный распределительный фидер питает группу вибраторов, называемую секцией. Секции вибраторов соединяются параллельно вблизи поверхности земли горизонтальными распределительными фидерами одинаковой длины, с соблюдением фазировки. К середине горизонтального распределительного фидера подключается главный питающий фидер.
Рис. 1. Синфазная горизонтальная антенна
Разработанная в СССР синфазная горизонтальная антенна (рис. 2) работает без перестройки в непрерывном диапазоне волн с коэффициентом перекрытия 2-2,5 примерно (0,8-2)
, где -расчетная длина волны. Длина одного симметричного вибратора составляет примерно 0,82 . С учетом уменьшения фазовой скорости в вибраторе можно считать, что является резонансной волной вибратора. 
Рис. 2. Синфазная горизонтальная диапазонная антенна
В этой антенне обеспечивается синфазность возбуждения всех вибраторов на любой длине волны благодаря тому, что расстояние от точек присоединения главного фидера до любого вибратора совершенно одинаково. Поэтому при изменении частоты направленные свойства не ухудшаются резко. Впервые такая схема питания была применена С. И. Надененко в разработанной им коротковолновой антенне для одновременной работы на двух волнах.
Диапазонность антенны по входному сопротивлению обеспечивается тем, что вибраторы имеют пониженное волновое сопротивление (280—470 Ом) благодаря выполнению их из ряда таких проводов по типу вибратора С. И. Надененко, либо они выполняются по схеме диапазонных шунтовых вибраторов.
Применяется специальная система распределительных фидеров. Эти фидеры делаются ступенчатыми — в них включаются трансформирующие вставки длиной
/4, обладающие различным волновым сопротивлением. Тщательно подбирая волновые сопротивления распределительных фидеров и вставок, можно получить КБВ в главном фидере не ниже 0,6—0,65 в двукратном диапазоне волн. Можно также применить в качестве излучателей вибраторы, основанные на принципе самодополнительности. Самодополнительные вибраторы выполняются не сплошными металлическими, а для облегчения конструкции состоят из системы проводов. По экспериментальным данным КБВв фидере такой антенны не падает ниже 0,6 в двукратном диапазоне волн.В решетках, выполненных по принципу самодополнительности, можно уменьшить число этажей и упростить систему распределительных фидеров по сравнению с обычными вибраторными решетками. Это объясняется большими вертикальными размерами плеч вибраторов. Кроме того, увеличивается допустимая подводимая мощность.
Для создания однонаправленного излучения антенна снабжается рефлектором, причем в основном применяют пассивные рефлекторы двух типов: настраиваемые и апериодические.
Многовибраторные антенны рекомендуется использовать для радиовещания, так как благодаря высокому КПД и сравнительно низкому уровню боковых лепестков эти антенны при достаточно высоком КУ могут обслуживать значительный сектор пространства. Для коротковолнового радиовещания на дальние расстояния (выше 6000 км) в СССР были разработаны и внедрены остронаправленные восьмиэтажные многовибраторные антенны с апериодическим рефлектором, имеющие управляемые ДН в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Многовибраторные антенны получили также некоторое распространение в радиосвязи.
2.2 Антенны с настраиваемым рефлектором
Настраиваемый рефлектор (РН) выполняется в виде полотна из вибраторов аналогично полотну антенны и возбуждается благодаря пространственной электромагнитной связи между полотнами. В отличие от антенны, к точкам а1, а2рефлектора присоединяется не генератор, а отрезок длинной линии (настроечное сопротивление), длина которого регулируется короткозамыкателем. Рефлектор устанавливается на расстоянии dр= (0,22÷0,25)от антенны. Его полотно обычно с помощью рей крепится к тем же мачтам, что и полотно антенны. Присоединив генератор к настроенному рефлектору и превратив полотно антенны в рефлектор, можно реверсировать антенну — изменить направление излучения или приема на обратное.
Антенна с настроенным рефлектором имеет более легкое конструктивное выполнение и большую чем у антенны с апериодическим рефлектором «электрическую прозрачность». Однако такая антенна требует перестройки рефлектора при смене рабочей волны, что крайне усложняет эксплуатацию антенны и значительно обесценивает возможности ее использования в широком диапазоне волн.
2.3 Антенны с апериодическим рефлектором
Апериодический рефлектор (РА) представляет собой плоский экран, выполненный из горизонтальных проводов, параллельных осям вибраторов, и устанавливаемый сзади антенны на расстоянии dp=(0,25÷0,3)
. Размеры экрана несколько превосходят размеры полотна антенны. Апериодический рефлектор 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) . Важнейшим достоинством антенны с апериодическим рефлектором являются отсутствие элементов настройки последнего и возможность одновременной работы на одной антенне в двух противоположных направлениях.Недостатками многовибраторной антенны с апериодическим рефлектором являются сложное конструктивное выполнение и почти полное отсутствие «электрической прозрачности» (возможность прохождения электромагнитных волн, излучаемых другими антеннами), что может вызывать трудности при размещений нескольких антенн на ограниченной площади.
2.4 Описание конструкции
Синфазная горизонтальная антенна (рис.3) относится к группе настроенных остронаправленных антенн. Обозначается антенна СГ
, что означает: синфазная горизонтальная антенна, имеющая п этажей, в каждом из которых находится р полуволновых вибраторов. При наличии рефлектора обозначение дополняется буквами РА(рефлектор апериодический) или РН(рефлектор настраиваемый).