Антенна излучающая (стр. 1 из 3)
Пояснительная записка к курсовому проекту 08.092.54ИС1
Выполнил: студент группы 54ИС1 Новицкий Андрей
Санкт-Петербургский Государственный Морской Технический Университет
Кафедра 50
Санкт-Петербург
2003
Введение
К одной из важнейшей научно-технической проблеме современности можно отнести освоение водного пространства.
Освоение океана повлекло множество технических проблем. Одной из них являлась невозможность заглянуть в глубины океана, узнать особенности дна, наличие и особенности подводных обитателей. С появлением судов и устройств, способных пребывать под водой более или менее долго, возникла проблема передачи информации: связь с другими объектами, сканирование окружающего пространства и прочее.
Акустические (звуковые) волны, благодаря своей природы, свойствам водной среды, способны возбуждаться при сравнительно малых затратах энергии, и распространяться на большие расстояния, при некоторых условиях на тысячи и десятки тысячи километров.
С помощью гидроакустических средств (ГАС) производят картографирование дна морей и океанов и обнаруживают предметы (эхолоты и гидролокаторы бокового обзора), осуществляют водную связь (средства гидроакустической связи), обеспечивают безопасность плавания судов, измерение скорости хода и глубины под килем (средство судовождения), производят поиск скопления рыб, управление автономными подводными приборами, доставляющими информацию о состоянии подводной обстановки (средств телеметрии и телеуправления), обнаруживают и определяют координаты подводных объектов.
Процесс преобразования электрической энергии в акустическую выполняют подводные электроакустические излучатели и приёмники, входящие в состав антенны, и называемые гидроакустическими преобразователями (ГАП).
Конструкцию антенны определяют, в основном, её назначение и местоположение. Так, антенны судовых гидроакустических систем можно размещать на корпусе судна, буксировать или опускать за борт; антенны стационарных гидроакустических станций устанавливают на фундаментальных опорах в прибрежных районах, у входов в порты, в районах рейдовых стоянок и т.п.
Техническими параметрами гидролокационных станций (ГАС) являются: рабочая частота (от единицы до десятков килогерц), излучаемая акустическая мощность (от сотен ватт до сотен киловатт), ширина диаграммы направленности антенны в режимах излучения и приема в главных плоскостях, форма и длительность излучаемых импульсов, уровень усиления приемного тракта, ширина полосы частот приемного тракта. ГАС, которые не излучают акустическую энергию и предназначены для обнаружения и определения пеленга (курсового угла) подводного объекта по производимому им шуму, в частности движущегося судна, относят к пассивным средствам ШПС – полоса рабочих частот, ширина диаграммы направленности антенны, коэффициента усиления приемного тракта.
В данной работе для обеспечения ХН с малыми боковыми максимумами предлагается ромбический поршень, у которого величина бокового максимума меньше 5%.
Основная часть:
1. Выбор формы, определения размеров антенны и направленности
Для обеспечения малой величины бокового максимума (10%) выбираем излучающую пластину в форме плоского ромба, характеристика направленности которого выражается формулой
R
( 
)= 
, (1)где
- длина диагонали, 
- длина волны в воде. 
мПо заданию, в осевой диагональной плоскости угловая ширина главного лепестка на уровне 0,7 в плоскости х0z равна
, а в плоскости у0z 
.Обозначим аргумент функции (1) через a, то есть
. Получаем уравнение 
, откуда 
, (2)Построим графики
и 0,84 
; корень уравнения 
находится в точке пересечения обоих графиков, которой соответствует значение 
. Следовательно 
, длина диагонали 
. 
Для
м.Для
м.Проверка решения уравнения (2). Подставляем
с очень малой погрешностью.Таким образом, волновые размеры диагоналей равны
и 
. Соответствующие выражения для характеристик направленности имеют вид 
, 
.В формуле
угол отчитывается от оси z, проходящей через точку пересечения диагоналей ромба, в плоскости x0z; в формуле 
угол также отсчитывается от оси z, но в плоскости y0z. 
Излучающая пластина совмещена с плоскостью х0у, которой ось z перпендикулярна.
Нули в направлениях, определяемых из уравнений
, m=1,2,3...... (3) 
, 
, 
, 
и т.д.Направления боковых максимумов (приближенно):
Þ 
; 
; 
и т.д.Аналогично все повторяется для
, формулы те же.Коэффициент осевой концентрации, учитывая немалые размеры излучающей поверхности, рассчитывается по формуле
или 
, (4)где S – активная площадь антенны
Подставляя значения
и , получаем 
Для плоскости х0z (
ДН содержит только один главный лепесток: 
и 
, а 
, то есть последующих нулевых направлений нет. В плоскости y0z 
значения углов 
и величины боковых максимумов даны в следующей таблице 1:Таблица 1
 |  |  |  |  |  |  |
| 7,8 | 11,8 | 15,8 | 19,9 | 24,1 | 28,5 | 33,0 |
 |  |  |   |  |  |  |
| 0 | 0,045 | 0 | 0,016 | 0 | 0,008 | 0 |
Таблица 2