Расчет перископической антенны радиорелейной станции прямой видимости (стр. 2 из 3)

Для обеспечения передачи энергии от нижнего зеркала к верхнему с минимальными потерями необходимо, чтобы нижнее зеркало имело определенную форму и ширину диаграммы направленности. От ширины диаграммы направленности нижнего зеркала зависит размер верхнего. Требуемая диаграмма направленнотси нижнего зеркала должна быть узкой. Последнее требование приводит к увеличению его размеров. Наиболее типичным для перископической антенны являются примерно равные размеры верхнего и нижнего зеркал.

Расчет высоты установки антенны над поверхностью Земли

1. Расчет рабочей частоты

Рассчитаем рабочую частоту колебаний по формуле:

- средняя частота передатчика; - средняя частота приемника.

=

Рабочую длину волны определим по формуле:

=

где с = 3 • 10⁸ м/с - скорость света.

= =0,0598 м

2. Расчет высоты установки антенны

Опредилим высоту башни, исходя из условия, что расстояние между радиорелейными станциями 65км-дальность прямой видимости:

= ( + )

где

- расстояние между радиорелейными станциями; =6372 км - радиус Земли;

- высоты соседних радиорелейных станций.

= =82.88м

Для того, чтобы существенная область (область пространства, в которой происходит основной перенос электромагнитной энергии) не экранировалась препятствиями, необходимо увеличить высоту станции хотя бы на величину радиуса минимальной зоны Френеля. Радиус этой зоны найдем по формуле:

=

Подставляя известные значения, найдем

=10.29 м. Высота радиорелейной станции:

=82.88+10.29=93.17 м.

Выберем высоту подвеса нижнего зеркала над землей равным 2м, тогда действующая высота антенны будет равна:

=

=91.17 м

Расчет конструкции, параметров и характеристик антенны

1 .Определим коэффициент усиления антенны G

G=

где

=π

b - радиус проекции верхнего зеркала;

- к.п.д. передачи от нижнего зеркала к верхнему;

- к.п.д. передачи от облучателя к нижнему зеркалу;

К_и - коэффициент использования поверхности верхнего зеркала. Величины

, определяются потерями на пути облучатель-нижнее зеркало-верхнее зеркало. Причинами потерь являются: «переливание» энергии через края нижнего зеркала, рассеивание энергии на пути от нижнего к верхнему зеркалу, отражение энергии от мачты и дальнейшее ее рассеивание. Вследствие этих причин не вся энергия от передатчика подводится к нижнему зеркалу, затем не вся подводимая к нижнему зеркалу энергия попадает на верхнее и только часть энергии, попадающей на верхнее зеркало, передается к корреспонденту.

определяется распределением амплитуд и фаз поля в его раскрыве. Это распределение зависит от формы диаграммы направленности нижнего зеркала и от формы поверхности верхнего зеркала. Однако кривизна поверхности переизлучателя и кривизна фронта падающей на него волны малы, поэтому верхнее зеркало изменяет только фазовую структуру переизлученного поля, не меняя заметно его амплитудного распределения. У нас верхнее зеркало параболоидально, тогда поле в его выходной апертуре синфазно и зависит лишь от неравномерности амплитудного" распределения напряженности поля по зеркалу, которая определяется диаграммой

направленности нижнего зеркала. При практических расчетах значений параметров

нужно учитывать зависимость этих значений от переменной ,который определяется как

для различных значений К_он, где а и в - радиусы проекций соответственно верхнего и нижнего зеркал, К_он - коэффициент, характеризующий распределение поля в апертуре антенны нижнего зеркала. Расчетным является случай К_он=0,684. Для того, чтобы достичь максимального значения

0,7 при данном расчетном значении К_он, возьмем значение х₀=2,8 и опредилим значения a и b, которые, как было сказано выше, равны между собой: a=Ь=1,28м.

Найдем значения

и :

=π1 =5.14

=18088.16

Рассчитаем коэффициент усиления: G = 0,7 • 0,85

18088,16 = 10762.46

2.Определение диаграммы направленности

Диаграмма направленности определяется для перископической антенны с эллипсоидальным излучателем и параболоидальным переизлучателем. При параболоидальном переизлучателе поле в его раскрыве синфазно и выражение для диаграммы направленности имеет вид:

F(ѵ)=((1-

) (ѵ)+ (ѵ))

-Лямбда-функция первого рода

-Лямбда-функция второго рода

Для определения вида диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскости необходимо найти

и :

В горизонтальной плоскости θ=0, поэтому:

В вертикальной плоскости

=0, поэтому:

a(1-cosθ-sinθ)

Диаграмма направленности в Е-плоскости имеет вид:

-в декартовых координатах:

-в полярных координатах:

Диаграмма направленности в H-плоскости имеет вид: