Сторінка
1

Розрахунок дзеркальної антени (супутникової антени)

Зміст

Технічне завдання .

Перелік скорочень .

Вступ .

Розрахунок дзеркальної антени

1. Вибір опромінювача і його розрахунок .

1.1. Обгрунтування вибору опромінювача і його ДС .

1.2. Коефіцієнт спрямованої дії опромінювача .

1.3. Середня довжина хвилі діапазону .

2. Розрахунок параболоїда .

2.1. Кут розкриву дзеркала

2.2. Діаметр антени .

2.3. Фокусна відстань .

2.4. Профіль параболи

2.5. Поле в розкриві антени .

2.6. Діаграма спрямованості антени .

2.7. Коефіцієнт використання поверхні .

2.8. Коефіцієнт корисної дії

2.9. Коефіцієнт спрямованої дії

2.10. Коефіцієнт підсилення

3. Коефіцієнт стійної хвилі в фідері .

Висновки .

Список використаних джерел .

Додаток .

Технічне завдання

Виконати розрахунок дзеркальної антени.

Робочий діапазон частот: FН =1,9ГГц, FВ =2,1 ГГц;

Ширина діаграми спрямованості: 2Θ0,5 =8˚;

Поляризація горизонтальна;

Потужність, яка підводиться до антени: Р=5 Вт;

КСТU в фідері не більше 1,5;

Рівень збудження на краю розкриву становить 10 дБ

відносно середини розкриву;

Розробити конструкцію антени.

Перелік скорочень

АФП – антенно-фідерний пристрій;

ДС – діаграма спрямованості;

КВП – коефіцієнт використання поверхні;

ККД – коефіцієнт корисної дії;

КСД – коефіцієнт спрямованої дії;

КСТU – коефіцієнт стійної хвилі;

ТЗ – технічне завдання.

Вступ

Найбільш поширеними гостроспрямованими антенами є дзеркальні параболічні антени. Їх широке застосування в самих різноманітних радіосистемах пояснюється простотою конструкції, можливістю отримання різних видів ДС, високим ККД, діапазонними властивостями та ін.

Дзеркальними називаються антени у котрих поле в розриві формується в результаті відбиття електромагнітної хвилі від металевої поверхні спеціального рефлектора (дзеркала). Джерелом електромагнітних хвиль зазвичай є елементарна антена, що називається опромінювачем. Саме дзеркало і опромінювач є основним елементом антени.

1 - дзеркало; 2 - опромінювач; 3 - сферичний фронт хвилі опромінювача; 4 - плоский фронт хвилі,

відбитої від дзеркала, 5-діаграма спрямованості опромінювача; 6 - діаграма спрямованості дзеркала.

Рисунок 1. Принцип дії дзеркальної антени.

Принцип дії найпростішої дзеркальної антени ілюструється на рис. 1. Точковий опромінювач (наприклад, маленький рупор), розташований у фокусі параболоїда, створює в поверхні дзеркала сферичну хвилю. Дзеркало перетворює її в плоску, тобто розбіжний пучок променів перетвориться в рівнобіжний, чим і досягається формування гострої діаграми спрямованості.

Зміщення опромінювача в напрямку, перпендикулярному оптичній осі дзеркала, супроводжує відхилення напрямку головного максимуму випромінювання в бік, протилежний зміщенню опромінювача. Якщо обертати опромінювач навколо осі антени, то головний пелюсток буде також повертатися. Таким чином можна утворити рівносигнальну зону навколо осі антени з одночасним формуванням декількох ДС спільним дзеркалом (в тому числі сумарних і різницевих). Можна створити пристрій, який при відхиленні цілі від рівносигнальної зони буде виробляти сигнал похибки. Цей сигнал буде діяти на обертальний механізм і автоматично поверне антену так, щоб ціль знаходилась весь час в рівносигнальній зоні, а сигнал похибки дорівнював нулю. Таким чином можна забезпечити автоматичне слідкування за ціллю.

Дзеркальні антени мають гостру діаграму спрямованості, саме тому вони застосовуються в радіолокації, радіоастрономії і космічному радіозв’язку.

На сучасному етапі ці антени стрімко розвиваються. Чимало різних фірм випускає такі антени, деякі з них показані на рис. 2.

Рисунок 2. Супутникові антени, що випускаються промисловістю.

Дзеркало і опромінювач являються основними елементами дзеркальних антен. Дзеркало зазвичай виготовляється із алюмінієвих сплавів. Поверхні дзеркала надається форма, що забезпечує формування потрібної ДС. Іноді для зменшення парусності і ваги дзеркало виготовляють не суцільним, а решітчастим. Для такого дзеркала доля просо чуваної крізь неї потужності, яка йде на утворення небажаного заднього випромінювання, не повинна перевищувати 0,01–0,02 %. Тому решітка повинна бути достатньо густою.

Класичними серед параболічних антен є антени, виконані в виді параболоїда обертання або параболічного циліндра. Дзеркала цих антен перетворюють сферичну чи циліндричну хвилю опромінювача в плоску хвилю при передачі, і навпаки при прийомі. Опромінювач, відповідно, розміщують в фокусі параболоїда чи вздовж фокальної лінії циліндричного дзеркала. Поряд з одно дзеркальними антенами застосовуються і двох дзеркальні параболічні антени, які позволяють утворити більш компактну конструкцію. В дводзеркальних антенах існує більше можливостей для регулювання розподілення поля в розкриві основного дзеркала за рахунок зміни профілю допоміжного дзеркала, а також ряд інших переваг.