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

-в декартовых координатах:

-в полярных координатах:

3.Определение параметров рупора

В качестве облучателя будем использовать пирамидальный рупор.

Так как рупорная атенна должна возбуждать круглый раскрыв зеркала, очевидно, необходимо потребовать, чтобы диаграмма направленности рупорного облучателя была симметричной, т.е. ее ширина в плоскостях E и Н была одинакова.

Ширина диаграммы направленности пирамидального рупора вычисляется приближенно по формулам (на уровне половинной мощности):

-в плоскости Е: sin

-в плоскости Н: sin

А - ширина апертуры рупора,

В - высота апретуры рупора.

Для получения симметричной диаграммы:

=

A=1.34B

К.н.д. передачи на участке рупор-нижнее зеркало η=0,8=0,9. Спад до 0,1 по мощности (с учетом фазовых искажений в апертуре рупора) соответствует:

-в плоскости Е: sin

-в плоскости Н: sin

1.34

Выберем угол γ=

=

Величину В можно определить исходя из выражения:

=

где d - расстояние между рупором и нижним зеркалом.

Мы выбрали d=10м, тогда, подставляя известные значения, получим

В=0,47м.

Найдем величину А:

А=1,34В

А=0,62м.

Коэффициент направленности рупора при этом равен:

При этом коэффициент использования поверхности апертуры рупора

=0,64.

Тогда:

=655.02

\

Рассчитаем длину рупора в плоскости Е:

Подставив известные значения, получим

Длина рупора в плоскости Н:

Получаем

- в плоскости Н:

- в плоскости Е:

Необходимо заметить, что поляризация сигналов передатчика - линейная вертикальная, поэтому рассчитанный рупор не поворачиваем (широкой стенкой паралельно земле), чтобы вектор Е был ей перпендикулярен.

Выбор схемы и конструкции устройства питания

Энергия к антенне будет подводится с помощью прямоугольного волновода с использованием плавного перехода от волновода к рупору.

Учитывая высоту подвеса антенны над землей (82,88м), а также не очень большую мощность питающего сигнала (10Вт), то энергию в волноводе будем возбуждать с помощью его соединения с коаксиальным волноводом.

Сочленения коаксиальных волноводов с прямоугольными могут быть штыревого и петлевого типов. Они осуществляют трансформацию Т-волны коаксиального волновода в волну

прямоугольного. Трансформаторы петлевого типа применяются очень редко, поэтому будем использовать штыревой трансформатор.

Простейший трансформатор представляет собой отрезок прямоугольного волновода, внутрь которого через широкую стенку введен внутренний проводник коаксиала, а его наружный проводник соединен со стенками прямоугольного волновода.

Трансформатор характеризуется такими параметрами:

· h-высота штыря.

· X- расстояние от боковой стенки.

· l- расстояние от закороченного конца волновода.

Штырь можно рассматривать как вибратор введенный в прямоугольный волновод, следовательно, штырь для коаксиального кабеля является нагрузкой.

Необходимо обеспечить согласование нагрузки для обеспечения РБВ в коаксиальном кабеле. Сопротивление штыря в общем случае комплексно.

Теория и практика показывает, что для лучшего согласования необходимо

В этом случае штырь включается в такие сечения волновода, где сопротивление носит чисто активный характер. Смещением штыря в поперечной плоскости добиваются равенства этого сопротивления волновому.

С учетом линейной вертикальной поляризации это будет иметь вид:

Рассчитаем нужные величины:

= =0.72 =43мм

= l= = =2,08см h= =14.95см

Выводы и заключения

В результате выполнения данной курсовой работы была рассчитана перископическая антенна радиорелейной станции прямой видимости. Она имеет следующие конструкционные особенности:

- двузеркальная антенна с разнесенным облучателем и нижним зеркалом;

- форма контура зеркал - круглая;

- по форме поверхности использовали эллипсоидальное нижнее и параболоидальное верхнее зеркало;

- в качестве согласующего устройства - прямоугольный волновод. Были определены следующие конструкционные характеристики перископической антенны и радиорелейной станции :

- высота радиорелейной станции (а также высота установки верхнего зеркала) - 82,88 м;

- высота подвеса нижнего зеркала над землей -2м;

- радиусы проекций верхнего и нижнего зеркала равны между собой и составляют 1,28 м;

- нижнее зеркало наклонено к поверхности Земли под углом в 135°, а верхнее - под углом в 45°.

- длина рупора в плоскости Е и Н:

Нашли следующие параметры антенны:

- рабочая длина волны - 0,0598 м;

- коэффициент усиления антенны составляет 10762,46 ;

- коэффициент направленности рупора равен 18088.16;

Рассчитанная перископическая антенна радиорелейной станции прямой видимости удовлетворяет всем основным требованиям, предъявляемым к антеннам этого класса, имеет большой коэффициент усиления, узкую диаграмму направленности. Данная антенна не слишком дешева в изготовлении, так как антенна располагается на достаточно высоких башнях (хотя это и минимальная высота радиорелейных станций при заданном расстоянии между ними), а также используются параболоидальное и эллипсоидальное зеркала. Но при условии использования наиболее дешевых в производстве плоских зеркал наблюдались бы большие потери энергии при передаче от нижнего зеркала к верхнему, т.е. наименьший коэффициент полезного действия антенны.