МОСКОВСЬКИЙ ІНСТИТУТРадіотехніки, електроніки і АВТОМАТИКИ
КУРСОВИЙ ПРОЕКТ
ТЕМА
СПІРАЛЬНІ АНТЕНИ
Роботу виконав:
Шевцов А.Н.
Група ВР-2-96
Москва 2000
ТЕХНІЧНЕЗАВДАННЯ
Розрахувати спіральнуантену за даними параметрами:
1.Рабочіе частота800 МГц
2.Коеффіціентпосилення 30
3.Режім передавальний
4.Мощностьпередачі 10 кВт
в імпульсному режимі
пришпаруватості 100
5. Рівень бічних пелюсток-15 ДБ
1.Вступ.
Спіральні антени (далі СА) відносяться до антен біжучої хвилі і являютьсобою металеву спіраль, живиться коаксіальної лінією
(рис.1).
Основним режимом роботи антени є режим осьового випромінювання. С.А.формує діаграму спрямованості (далі Д.М.) уздовж осі спіралі
(рис.2). [л.2.стр306]
Малюнок 1.
Малюнок2.Ізлученіе циліндричної С.А.
Введемопозначення:
L-робочадовжина хвилі у вільному просторі
L = С/F, де С-швидкість світла, F-робоча частота
L = 300/800 = 36.5 (см)
D-діаметр витка спіралі (см)
Якщо довжина витка спіралі лежить в межах від 0.75l до 1.3l то випромінювання С.А. максимально уздовжосі спіралі. Це основний режим роботи С.А. [л.2.стр307]
Розрахункові співвідношення циліндричної
спіралі.
n-число витків С.А.
a-кут підйому витка
R-радіус спіралі
S-крок витка С.А.
L-довжина витка спіралі
S L
a
2PR
Малюнок3.Развертка витка С.А.
Основніспіввідношення:
2 2 2
L = (2PR) + S {1}
Sina = S/L {2}
l = nS{3}
слідують зрисунка 3.
ШиринаД.Н. по половинній потужності що виражається в градусах
2q 0.5 = (4) [л.3.стр323]
Коефіцієнтнаправленої дії
D 0 = 15 n (5)
Вхіднийопір
(Ом) (6)
2.Расчет циліндричноїС.А. [Л.3.стр321]
Найбільшхарактерний режим С.А., який встановлюється, коли:
(См)
-приймемо рівнимТ.К.
К.П.Д в нашому випадку буде близький 100% при доситьвеликої площі перетину С.А.
См
Крок спіралі для отримання кругової поляризації [л.1.стр235]
См
Число витків спіралі
округляємо виткам
Радіус спіралі з (1) См
Ширина Д.Н. за формулою (4)
Діаметр диска екрану приймається рівним (0.91.1) [л.1.стр237]
У нашому випадку діаметр диска екрану Див
Діаметр дроту спіралі береться порядку (0.030.05)
. См
У нашому випадку краще взяти мідну трубку близького діаметратому струми високої частоти течуть лише по поверхні металу.
Вхідний опір вимагаєузгоджувального пристрою до лінії 75 ом
Кут підйому спіралі з (2)
3.Конструкціяі харчування С.А.
С.А. складається з наступних складових частин:
1.Спіраль з мідної трубки.
2.Сплошной екран.
3.Согласующее пристрій.
4.Пітающій фідер.
5.Діелектріческій каркас.
Як каркас можна застосувати твердий пінопласт. Прицьому розрахункові співвідношення залишаться незмінними тому діелектричнапроникність пінопласту практично дорівнює діелектричної проникностіповітря.
В якості екрану можна застосувати більш дешевий алюміній.Відстань від першого витка беруть. У нашомувипадку 2 см.
Оскільки вхідний опір фідера 50 або 75 Ом, аопір спіралі 140 Ом, то для узгодження треба застосувати согласующеепристрій НВЧ. Так як опір С.А. практично активне, то дляузгодження можна застосувати конусоподібний перехід (рис.4) з коаксіальнихліній передачі.
D 1 d 1 d 2 D 2
Ріс.4.Коаксіальнийтрансформатор хвильових
опорів передавального тракту
Якщо довжинуконусної частини () взяти рівною (в нашому випадку см)
цейперехід працює як четвертьволновий трансформатор. [Л.3.стр159]
Дляузгодження лінії з різним хвильовим опором (75 Ом і 140 Ом)
Хвильовийопір конусної частини лінії, повинно бути:
(7) [л.3.стр159] де:
-хвильовий опір конусної частині переходу
-хвильовий опір подводящегофідера 75 Ом
-хвильовий опір спіральноїантени
Ом
Завідомому хвильовому опору можна визначити ставлення діаметрівелементів коаксіального тракту:
lg (Ом) (8)
Длякоаксіального пристрою з повітряним заповненням і Омвідношення, а для Ом і для Ом
Вибравши, вЯк подводящего потужність фідера РК-9-13 по допустимої попередньоюпотужності маємо: діаметр центральної жили 1.35 мм.
Звідсиможна визначити всі розміри коаксіального трансформатора мал.4.
мм
мм
виберемо рівним мм.,тоді мм.
В якостіпідстави спіралі можна застосувати твердий пінопласт. Він не змінитьелектричних параметрів антени, тому за своїми електричними параметрамипінопласт близький до повітря.
Припотужності передавача 10 кВт і шпаруватості 100 середня площа випромінювання приблизно100 Вт, при КСВ антени краще 1.35 відображена потужність не більше 5%, тобто НЕбільше 5 Вт Будемо вважати, що ця потужність тепло і розсіюється на спіралі.
Длязменшення рівня бічних пелюсток слід збільшити розмір рефлектора ізробити його форму більш складною. Ескіз на малюнку 7.
40 см
20 см
Рис.7. Ескіз рефлектора для зменшення рівня бічних пелюсток.
Рефлекторслід робити з листа товщиною не менше 3 мм, тому він є несучим дляфідера спіралі і якогось опорно-поворотного пристрою.
Діаграматакої антени досить широка (>), так що особливої вЂ‹вЂ‹точності наведеннявона не вимагає. Антена досить проста у виготовленні, надійна вексплуатації.
Рівень бічних пелюсток.
Поряд зшириною променя дуже важливим параметром є рівень бічних пелюсток,який можна визначити через К.Н.Д. за формулою [л.2.стр201]:
де - цеВ«Ефективний рівень бічних пелюстокВ»
або дБ.
Список використовуваноїлітератури:
1.Антенно-фідерніпристрої НВЧ.
(під загальною редакцією Маркова)
2.Антенни.
(Д.М.Сазонов)
3.Антенни та пристрої НВЧ.
(В.В.Нікольскій)
