Содержание пояснительной записки
Исходные данные для расчета
Сравнительный анализ антенных устройств
1) Вибраторные антенны
3) Волноводно-рупорные антенны
5) Спиральные и логопериодические антенны
7) Зеркальные антенны
Б) Двухзеркальные антенны
Выбор конструкции антенны
1) Расчет волновода
2) Расчет элемента антенной решетки
Расчет параметров и характеристик антенны
Выбор схемы и конструкция устройства питания антенны
Выводы
Орбита спутникового ретранслятора (СР) – геостационарная (ее высота над экватором Земли 35875 км)
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность – 44,7 кВт
Средняя частота излучения СР – 16,4 ГГц
Ширина спектра излучения СР – 18 МГц
Поляризация излучения СР – линейная
Угол места СР – 21°
Мощность сигнала на выходе антенны – 0,3 пВт
1) Вибраторные антенны (наиболее просты в изготовлении, вследствие чего наиболее распространены, особенно на частотах метрового и дециметрового диапазонов. Вследствие низкого КНД используются в основном как приемные. Легко может быть реализована как линейная, так и круговая поляризация (турникетные антенны). При использовании специальной конструкции могут быть достаточно широкополосные (диполь Надеенко) – полоса до 50%. Входные сопротивления могут изменятся в большом диапазоне значений в зависимости от конструкции):
а) Полуволновой вибратор:
Форма ДН – тороидальная
Ширина ДН –
Достижимый КНД – 1,64
Диапазон волн – МВ, ДМВ, СМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,3…1,5
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
б) Петлевой вибратор Пистолькорса:
Форма ДН – тороидальная
Ширина ДН –
Достижимый КНД – 1,64
Диапазон волн – МВ, ДМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 2…2,5
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
в) Волновой вибратор:
Форма ДН – тороидальная
Ширина ДН –
Достижимый КНД – 2,5
Диапазон волн – МВ, ДМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,35
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
г) Вибратор с линейным пассивным рефлектором:
Форма ДН – приблизительно кардиоида вращения
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – не менее -15 дБ
Достижимый КНД – 4…6
Диапазон волн – МВ, ДМВ, СМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,35
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
д) Вибратор с плоским рефлектором:
Форма ДН – приблизительно кардиоида вращения
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – не менее -16,5…-9 дБ
Достижимый КНД – до 7
Диапазон волн – МВ, ДМВ, СМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,3…1,5
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
е) Директорная антенна:
Форма ДН – игольчатая, без учета влияния Земли
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – -15…-10,5 дБ
Достижимый КНД – 40
Диапазон волн – МВ, ДМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,1…1,35
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
ж) Многовибраторная синфазная антенна с пассивным рефлектором:
Форма ДН – игольчатая или веерная
Ширина ДН – до
Уровень боковых (задних) лепестков – -15…-9 дБ
Достижимый КНД – ограничивается лишь конструктивными особенностями
Диапазон волн – МВ, ДМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,15…1,35
Поляризация – линейная, однако, два перпендикулярных вибратора, питаемых со сдвигом фаз могут работать с полем эллиптической поляризации
2) Щелевые антенны (ввиду отсутствия выступающих частей излучающая поверхность может быть совмещена с внешними обводами корпуса летательного аппарата; распределение поля в раскрыве может выбираться в широких пределах за счет изменения связи излучателя с волноводом; имеет сравнительно простое возбуждающее устройство; проста в эксплуатации; имеет ограниченный диапазон свойств):
а) Одиночная односторонняя щель в плоском экране бесконечных размеров:
Форма ДН – широкий однонаправленный лепесток
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – четко выраженных боковых лепестков нет
Достижимый КНД – 3…3,5
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,1
Поляризация – линейная
б) Кольцевая щель:
Форма ДН – воронкообразная
Ширина ДН – ненаправленная в плоскости щели
Уровень боковых (задних) лепестков – четко выраженных боковых лепестков нет
Достижимый КНД – несколько единиц
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,5
Поляризация – линейная
в) V-образная щель
Форма ДН – воронкообразная
Ширина ДН – ненаправленная в плоскости щели
Уровень боковых (задних) лепестков – четко выраженных боковых лепестков нет
Достижимый КНД – несколько единиц
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,4
Поляризация – линейная
г) Крестообразная щель:
Форма ДН – широкий однонаправленный осесимметричный лепесток
Ширина ДН –
по θ-му компоненту и по j-муУровень боковых (задних) лепестков – четко выраженных боковых лепестков нет
Достижимый КНД – 3,5…4
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,1
Поляризация – эллиптическая
д) Двухщелевой облучатель:
Форма ДН – широкий однонаправленный осесимметричный лепесток
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – четко выраженных боковых лепестков нет
Достижимый КНД – 7…8
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,1
Поляризация – линейная
е) Одиночная многощелевая антенна:
Форма ДН – веерная
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – более -25 дБ
Достижимый КНД – 400
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,1
Поляризация – линейная или эллиптическая
ж) Плоская решетка:
Форма ДН – игольчатая
Ширина ДН – до
Уровень боковых (задних) лепестков – более -25 дБ
Достижимый КНД – 3500…4500
Коэффициент перекрытия диапазона – 1,1
Поляризация – линейная или эллиптическая
3) Волноводно-рупорные антенны (наиболее простые антенны, являющиеся частью питающего волновода. Имеют высокий КПД порядка 100%, являются широкополосными устройствами, однако для достижения высокого КНД необходимо увеличивать ширину раскрыва рупора. При этом ухудшается его согласование с волноводом, так что нужно увеличивать длину рупора пропорционально квадрату увеличения его поперечных размеров. Для обеспечения круговой поляризации необходимо вводить дополнительные элементы в раствор рупора, либо применять пару рупоров с взаимным смещением фаз 900):
а) Открытый конец волновода:
Форма ДН – однонаправленный широкий лепесток
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков – четко выраженных боковых лепестков нет
Достижимый КНД – 2…5
Диапазон волн – СМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 2,6…2,9
Поляризация – линейная (нетрудно получить круговую)
б) Секториальные плоскостные оптимальные рупоры:
Форма ДН – веерная
Ширина ДН – в плоскости расширения
Уровень боковых (задних) лепестков – -14…-9 дБ (уровень бокового излучения взят для направления, соответствующего первому боковому лепестку)
Достижимый КНД – 6…50
Диапазон волн – СМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 2,6…2,9
Поляризация – линейная
в) Коробчатый рупор:
Форма ДН – веерная
Ширина ДН –
Уровень боковых (задних) лепестков –
Достижимый КНД – 2…40
Диапазон волн – СМВ
Коэффициент перекрытия диапазона – 2,6…2,9
Поляризация – линейная