Пояснювальна записка до курсового проекту:
"Однопровідна АНТЕНА біжучої хвилі"
По курсу: " Антени та пристрої НВЧ"
Перевірив:
Кісмерешкін В.П.
Омськ 2008
Завдання на курсовий проект "однопроводная антена біжучому хвилі "
з дисципліни: " Антени та пристрої НВЧ"
Тема проекту: " Однопровідна антена біжучої хвилі"
Вихідні дані до проекту:
1. Мета і призначення розробки:
Антена забезпечує прийом радіосигналів в КВ діапазоні.
2. Технічні вимоги
2.1 Умови експлуатації
Вид кліматичного виконання УХЛ-4 по ГОСТ 15154-69
2.2 Технічні характеристики:
2.2 - Діапазон частот, МГц, від 2 до 8
Вхідний опір, Ом, 50
2.3 Вимоги до конструкції
Довжина дроту, м, 200
Висота установки, м, 2
Зміст
Введення
1. Теоретичні відомості
1.1 Схема антени Бевереджа
1.2 Заземлення антени
1.3 Навантаження антени
2. Розрахунки
3. Конструктивне виконання антени
Висновок
Література
Анотація
У цій роботі був зроблений розрахунок характеристик антени біжучої хвилі (антени Бевереджа) використовуваної в КВ діапазоні. По заданих вихідним даним була розрахована діаграма спрямованості, розраховані коефіцієнт посилення і коефіцієнт спрямованої дії.
Введення
Антена виступає в ролі проміжної ланки між Радіоприлад - Приймачем або передавачем - і навколишнім середовищем простором, будучи свого роду перетворювачем електромагнітної енергії, її трансформатором. Передавальна антена, живлена ​​енергією радіопередавача, збуджує в просторі електромагнітне поле, несуче сигнал. Незначну частину енергії поля вловлює приймальна антена, створюючи на вході радіоприймача ЕРС, достатню для відтворення сигналу.
У слід за першими кроками радіотехніки, коли використовувалися іскрові і дугові генератори, завданням радіозв'язку були підпорядковані довгі і середні, а потім і короткі хвилі. За цей час сформувалися всі типи дротових антен. Антени довгих і середніх хвиль за своїми розмірами завжди менше довжини хвилі. Освоєння ж коротких хвиль означало якісний стрибок в антеною техніці, так як відкрилася можливість побудови антен, що значно перевищують довжину хвилі. Однією з таких антен стала однопроводная антена біжучої хвилі.
Однопровідна антена біжучої хвилі (антена Бевереджа) широко використовується в професійного радіозв'язку та в країнах колишнього СРСР і за кордоном. Однопровідна антена може працювати без перебудови у всіх аматорських діапазонах при мінімальних витратах на її виготовлення і не потребує настройки при зміні діапазонів роботи.
1. Теоретичні відомості 1.1 Схема антени Бевереджа
Однопровідна антена біжучої хвилі (рис.1) являє собою довгий дріт, підвішений порівняно не високо над землею і навантажена на одному Наприкінці активним опором, рівним хвильовому опору дроти. А інший кінець цього дроту підключається до виходу трансформатора, що має вихідний опір, рівне хвильовому опору дроти. До виходу трансформатора підключають фідер, з'єднує антену з приймачем.
Рис.1 - Однопровідна антена біжучої хвилі
Електрорушійна сила в проводі антени створюється горизонтальній складової вектора напруженості поля Е падаючої хвилі. У разі поверхневого променя ця складова пов'язана з втратами в землі. Її значення дорівнює нулю при ідеальній грунті і збільшується зі зменшенням провідності грунту. Якщо в точку прийому приходить просторовий промінь, то горизонтальна складова вектора Е визначається кутом приходу променя. Очевидно, що у вертикальній площині, що збігається з площиною розташування дроти, антена приймає тільки паралельно поляризационное поле. В інших напрямках антена приймає як паралельно, так і нормально-поляризоване поле.
Чим довше полотно антени, тим вище її коефіцієнт підсилення. Антена Бевереджа приймає вертикально поляризовану хвилю, що падає на неї під невеликим кутом. Такі характеристики мають поверхнева хвиля, що знаходиться в межах видимості, радіостанції і хвиля далекої радіостанції, відображена від іоносфери під малим кутом.
У горизонтальній площині максимум прийому лежить в напрямку, паралельному полотну антени. При перпендикулярному падінні електромагнітна хвиля просто нічого не наведе в антені, а при падінні під кутом, внаслідок додавання наведених в антені з різними фазами напруг, останні будуть компенсувати один одного.
Рис.2 - Д.Н. однопроводной антени
Д.Н. антени Бевереджа являє собою вузький промінь у горизонтальній і вертикальній площинах, спрямований у бік навантаження (рис.2). При значному перевищенні довжини полотна антени над довжиною хвилі відбувається дроблення Д.Н. на пелюстки. Чим менше задній пелюстка Д.Н., тим краще узгоджена антена з навантаженням.
1.2 Заземлення антени
Робота реальної антени біжучої хвилі в чому залежить від якості "Землі". Найкраще прокласти кілька "земляних" проводів від навантаження до генератора.
Рис.3 - Схема підключення "земляних" проводів
При використанні АБВ як приймальні антени можна використовувати тільки один "земляний" дріт. Іноді на прийомних центрах замість "Земляного" проводу використовують 10.15 противаг довжиною близько10 м, розташованих на кінці навантаження і трансформатора та закопаних на глибину 20-30 см (рис.3). У деяких випадках зростає шум антени за рахунок того, що в неї включаються ділянки землі, які можуть служити джерелом шуму. Зазвичай конкретне джерело шуму визначити дуже важко. Він може виникати за рахунок струмів, що протікають в земній корі, може бути обумовлений дією промислових факторів (повітряні ЛЕП, підземні лінії електропередач і т.д.).
1.3 Навантаження антени
Приблизно від 30 до 50 відсотків потужності передавача розсіюється на навантаженні, тому вкрай важливо, щоб резистор навантаження був безіндукціонним.
однопроводная антена біжить хвиля
При конструюванні передавальних антен Бевереджа можна використовувати резистори типу МЛТ, з'єднані в паралель. Конструктивно вони розташовуються кільцем. Для захисту такого навантаження від атмосферних впливів її фарбують міцним лаком. Бажано виключити пряме попадання на неї дощу, розміщуючи її під який-небудь кришкою. Зазвичай для антени Бевереджа використовують навантаження близько 300.600 Ом. Точно встановити хвилевий опір антени важко, на практиці це можна зробити лише зміною навантаження і виміром при цьому КСВ антени.
2. Розрахунки
Скорочено антена біжучої хвилі позначається як, де L - довжина антени в м., h - висота антени над землею в м. В даному випадку. Амплітудна ДН у горизонтальній площині описується виразом [1]:
(1)
де до = 2ПЂ/О» - хвильове число, О» - довжина хвилі в м, Оѕ - коефіцієнт уповільнення в лінії. Вид ДН однопроводная антена біжучому хвилі в горизонтальній площині, при значеннях О» рівних 10 м і 100 м представлені на рис.4 і 5.
Рис.4 - Д.Н. в горизонтальній площині при О» = 10м
Рис.5 - Д.Н. в горизонтальній площині при О» = 100 м
Осьовий випромінювання антени можливо тільки при Оѕ ≥ 1. Оѕ - оптимальна знаходиться з формули:
(2)
Розрахуємо оптимальне значення Оѕ за формулою (2) воно дорівнює 1,05.
Запишемо також вираз кутовий ширини по половинній потужності:
(3)
Значення з формули (3) одно 34 0
Наближений розрахунок ДН у вертикальній площині можна провести виходячи з [2]:
де постійна поширення хвилі по проводу, кут - відраховується від вертикальної площини в якій лежить провід, О”...
