Курсовая: Плоская антенна поверхностной волны с ребристой замедляющей структурой - текст курсовой. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Курсовая

Плоская антенна поверхностной волны с ребристой замедляющей структурой

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 1251 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Министерство образования РФ ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ «Плоская антенна поверхностной волны с ребристой заме д ляющей структурой» пояснительная записка к курсовой работе по курсу: «Антенны и устройства СВЧ» Выполнил: студент гр. 05РР2 Серегин Д.А. Проверил преподаватель: Маркелов М.К. Пенза 2008 г. Содержание Основные термины 3 Исходные данные 5 Реферат 6 Введение . 7 1.Условия оптимальности диаграммы направленности. 7 2.Особенности антенн бегущей волны 7 3.Антены поверхностных волн. 10 4.Возбуждение антенны 11 5.Расчёт возбуждающего устройства. 13 Расчетная часть . 15 1.Выбор и расчет геометрических размеров антенны 15 2.Расчет ребристой замедляющей структуры 17 3.Расчет возбуждающего устройства 19 4.Выбор размеров рупора 22 5.Расчет коэффициента отражения 23 7.Расчет диаграммы направленности 26 8.Расчёт мощности, требуемой от генератора СВЧ 29 9.Функциональная схема 30 Список используемой литературы 31 Основные термины 1. Антенны – устройство, служащее связующим звеном между аппаратной частью радиолинии и свободным пространством. 2. Фидер – устройство предназначенное для передачи энергии электромагнитных волн по определённому адресу. 3. Антенная решётка – дискретная система идентичных излучателей, которые возб у ждаются от общего генератора или от отдельных фазируемых генераторов. 4. Диаграмма направленности антенны – это графическое представление амплиту д ной функции направленности. 5. Ширина главного лепестка ДН – угол, заключённый между двумя лучами лепестка, вдоль которых угловая плотность мощность S от максимальной ( S – 0, 0,1, 0,1). 6. Коэффициент направленного действия – это число, показывающее, во сколько раз необходимо увеличить мощность излучения при переходе от направленной анте н ны к ненаправленной при сохранении одинаковой напряжённости поля в месте приёма. 7. КПД приёмной антенны – это отношение мощности, отдаваемой антенной в н а грузку, к мощности, которую она отдавала бы в ту же нагрузку, если бы не имела потерь. 8. Фазовая функция направленности – зависимость фазы поля от углов в пространс т ве при фиксированном расстоянии от начала координат. 9. Волновое сопротивление – это отношение поперечных составляющих электрич е ских и магнитных волн падающей волны. 10. Коэффициент отражения – отношение поперечных составляющих отражённой и падающей волны для волны электрического и магнитного типа. 11. Сопротивление вибратора – сопротивление излучения, которое характеризует ур о вень мощности вибратора и реактивное сопротивление, которое оценивает степень согласования вибратора с нагрузкой. 12. Оптимальная антенна – антенна, имеющая наименьшую ширину главного лепестка при заданной амплитуде боковых лепестков или имеющая наименьшую амплитуду боковых лепестков при заданной ширине главного лепестка. 13. Поляризационная характеристика – характеристика, описывающая изменения п о ложения вектора напряжённости электрического поля в каждой точке пространства с течением времени. 14. Устройства СВЧ – это радиотехнические устройства, ограничивающие свободное распространение радиоволн и предназначенные для направленной передачи эле к тромагнитной энергии. Исходные данные 1. Средняя длина волны ,см = 3.5; 2. Ширина диаграммы направленности: ,град. = 30 , град. = 27 3. Мощность излучаемая антенноц ,Вт = 15 4. Длина фидера ,м = 4 5. КСВ = 1,15 Реферат Число страниц: 25 ; Число рис.: 10 ; Листов формата А1: 1; Число источн и ков: 5; АНТЕННА ПОВЕРХНОСНОЙ ВОЛНЫ, РУПОР, КСВ, ДИАГРАММА НАПРАВЛЕНОСТИ, КПД, ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ РАЗМЕРЫ, КОЭФФИЦИЕНТ ОТРАЖЕНИЯ, ЗАМЕДЛЯЮЩАЯ СТРУКТУРА, ВОЗБУЖДАЮЩЕЕ У СТ РОЙСТВО,ФИДЕР. Цель работы — ра ссчитать основные параметры антенны поверхнос т ной волны и линии ее питания, а также разработка эскиза антенны и линии её питания в масштабе с указанием основных геометрических размеров и гр а фики нормированных диаграмм направленности антенны. В ходе расчета заданной антенны были получены ее геометрические размеры, теоретические электрические параметры, также был проведен расчет мощности подводимой СВЧ генератором. Данная антенна удобна для использования в качестве невыступающей или маловыст у пающей антенны устанавливаемых на объектах с малым аэродинамическим сопротивл е нием. Введение 1.Условия оптимальности диаграммы направленности Оптимальными диаграммами принято называть диаграммы, наилу ч шим образом удовлетворяющие различным практическим требованиям. В частности, к антеннам с оптимальной диаграммой направленности отн о сятся антенны, диаграммы направленности которых имеют наименьший уровень боковых лепестков при заданной ширине главного максимума и, наоборот, наименьшую ширину главного максимума при заданном уровне боковых лепестков. Оптимальные антенны позволяют получить высокую направленность при низком, наперёд заданном уровне боковых лепестков. Соответственно областью применения таких антенн являются системы, в которых пред ъ являются жёсткие требования к уровню бокового излучения. Как правило это приёмные антенны. Примером может служить антенна системы, работающей в условиях большого уровня помех, отстройка от которых прои з водится пространственной селекцией. Антенна с оптимальной диаграммой направленности представляет с о бой линейную или двумерную решётку излучателей, размещённых на одинаковом расстоянии друг от друга со специальным амплитудным ра с пределением тока вдоль антенны. Если все излучатели возбуждаются в фазе, то луч направлен по нормали к антенне. Если задать постоянный сдвиг фаз между излучателями, то луч можно отклонить на необходимый угол. 2.Особенности антенн бегущей волны Антенны бегущей волны представляют собой антенны, токи которых, форми - рующие поле излучения, могут быть представлены одной или несколькими бегущими волнами, распространяющимися вдоль какой-либо направляющей структуры. Последние по длине составляют обычно несколько длин волн. Антенны бегущей волны относятся к продольным излучателям, обеспечивающим излучение вдоль оси структуры или в направлении, близком к ней. Представителями антенн бегущей волны являются антенны с заме д ленной фазовой скоростью. Расчет излучения этих антенн основывается на характеристиках бегущих волн с замедленной фазовой скоростью ( ), направляемых, замедляющей структурой. Антенны тако- го вида различают, в основном, по замедляющей структуре. Существует большое разнообразие замедляющих структур, которые могут поддерживать либо волны Е, либо волны Н, либо те и другие, отличающихся конструктивным выполнением и формой поверхности. Антенны с плоскими и_цилиндрическими непреры в ными замедляющими структурами называют антеннами поверхностных волн. Примерами антенн с замедленной фазовой скоростью являются: диэлектр и ческие стержневые антенны, спиральные антенны, антенны «волновой к а нал», различные виды антенн поверхностных волн и т. д. Они находят пр и менение как в качестве самостоятельных антенн, так и в качестве элементов антенных решеток. Распространение бегущей_ волны вдоль замедляющей структуры предпол а гает её достаточную электрическую длину. Это условие наиболее просто в ы полняется в диапазоне сверхвысоких частот. Поэтому антенны бегущей волны с замедленной фазовой скоростью, как правило, используются в дец и метровом и сантиметровом диапазонах волн. Отличительным признаком волны с является убывание амплитуды поля волны при удалении от замедляющей структуры по экспоненциальному закону, причем скорость убывания тем быстрее, чем больше замедление волны. Поэтому характе р ной особенностью антенн поверхностных волн являются их малые попере ч ные размеры, они удобны при использовании в качестве не выступающих или маловыступающих антенн, устанавливаемых на объектах с малым аэр о динамическим сопротивлением. Ширина диаграммы направленности рассматриваемых антенн прямо пр о порциональна корню квадратному из отношения рабочей длины волны к длине замедляющей структуры, т. е. зависит от этого соотношения знач и тельно слабее, чем в антеннах с поперечным излучением. Приводимый ниже расчет антенн бегущей волны с замедленной фазовой ск о ростью основан на следующих предположениях: 1) распределение поля бегущей волны , распространяющейся вдоль з а медляющей структуры антенны, совпадает с полем бегущей волны над рег у лярной структурой с тем же замедлением; 2) отражение бегущей волны от конца замедляющей структуры пренебреж и мо мало; 3) излучение возбудителя антенны достаточно мало и им можно пренебречь. Эти предположения упрощают картину явлений, происходящих в антеннах бегущей волны, и позволяют определить распределение тока (поля) антенны по ее длине. В действительности отражения, возникающие при распростр а нении бегущей„волны вдоль замедляющей структуры конечной длины, и и з лучение возбудителя бегущей волны искажают это распределение. Однако эти искажения при правильном выборе размеров антенны невелики и ими можно пренебречь. Приведенные предположения позволяют рассчитать диаграмму направле н ности антенны бегущей волны как диаграмму направленности антенны с н е прерывным или дискретным распределением элементарных излучателей по длине антенны в зависимости от вида замедляющей структуры. Бегущая волна в этом случае выполняет роль линии питания эл е ментарных излучателей. В отдельных случаях при достаточно большой длине антенны ее излучение можно представить так же, как излучение эквивалентного раскрыва на конце антенны, образованного распределением поля волны с над регулярной замедляющей структурой в плоскости ее поперечного сечения. Оба представления излучения антенны носят приближенный характер. Одн а ко первое из них получило наибольшее распространение при инженерном расчете антенн с замедленной фазовой скоростью 3.Антены поверхностных волн Типичная схема антенны поверхностной волны приведена на рис.1. Антенна состоит из двух основных элементов: замедляющей структуры 1. по которой распространяется поверхностная волна, и возбудителя поверхностной волны 2. рис.1. Антенны поверхностных волн различают по виду замедляющей структуры и по функциональным признакам. Существует большое разнообразие замедляющих структур, отличающихся конструктивным выполнением. Как следствие их большого разнообразия, антенны поверхностных волн находят широкое практическое применение в системах связи, радиолокации, телеме т рии и т. д. Антенны поверхностных волн используются в дециметровом и сантиметр о вом диапазонах волн. Обычно они допускают работу в полосе частот, соста в ляющей ±10-15%. В некоторых случаях с помощью специальных мер эта п о лоса может быть расширена. К недостаткам антенн поверхностных волн следует отнести сравнительно малое реализуемое усиление и относительно высокий уровень боковых леп е стков диаграммы направленности. Ширина основного лепестка диаграммы составляет обычно 15— 20°.Однако существуют способы, позволяющие улучшить направленные характеристики антенн, например использование модулированных замедляющих структур. Различные части антенны поверхностной волны служат различным целям. От конструкции возбудителя зависит эффективность возбуждения поверхнос т ной волны. Замедляющая структура направляет поверхностную волну и обеспечивает основное излучение антенны. Поле излучения, антенны п о верхностной волны является результатом интерференции поля_и_излучения замедляющей структуры и поля излучаемого возбудителем. Последнее явл я ется вредным фактором, искажающим диаграмму направленности. 4.Возбуждение антенны Возбуждающее устройство 2 антенны (см. рис.1) предназначено для тран с формации энергии, подводимой к антенне по фидерной линии, в энергию п о верхностной волны, которая направляет ся далее замедляющей структурой . Возбуждающее устройство характеризуется своей эффективностью, которая определяется либо коэффициентом возбуждения поверхностной волны, либо эквивалентными ему характеристиками, например эффективной зоной во з буждения поверхностной волны. Коэффициент возбуждения определяется отношением мощности, переносимой поверхностной волной, к полной мо щ ности подводимой к антенне. Непосредственное излучение возбудителя не только снижает его эффекти в ность, но и приводит к искажению диаграммы направленности антенны за счет интерференции этого излучения с излучением, формируемым замедляющей структурой антенны. Существуют различные схемы возбуждения поверхностных волн, которые можно разделить на две основные группы: возбуждение источниками, расп о ложенными либо поперечном сечении поверхностной волны, либо вдоль нее. В первом случае для эффективного возбуждения распределение источников должно воспроизводить распределение поля поверхностной волны в поперечном сечении. Источники такого рода реализуются апертурными возбудителями в виде раскрыва рупора или волновода. Наиболее широко используется возбуждение поверхностных волн раскрывом рупора рис. 1, .2. рис.2. Замедляющая структура заходит внутрь рупора, для того чтобы обеспечить плавное преобразование волны в волноводе в поверхностную волну без п о явления высших типов волн и отражений. В зависимости от замедления поверхностной волны в раскрыве рупора его размер должен быть таким, чт о бы уменьшение амплитуды поля волны на этой длине было не менее 10 дб из-за влияния верхней стенки рупора. Если величина ограничена, то лишь определенная доля мощности, подводимой к возбудителю, переходит в п о верхностную волну. Поэтому эффективное возбуждение возможно лишь при достаточно большом замедлении поверхностной волны ( >1,2). 5.Расчёт возбуждающего устройства рис.3. В большей части переходов используется электрическая связь, хотя при некотором усложнении конструкции может быть реализован метод ма г нитной связи. Критерием согласования возбуждающего устройства с волноводом служит режим бегущей волны в коаксиальном питающем фидере, то есть равенство входного сопротивления возбуждающего устройства волновому сопротивлению фидера. На рисунке изображено наиболее распространённое устройство зондового типа в виде несимметричного штыря, расположенного параллельно электрическим силовым линиям. Входное сопротивление штыря в волноводе, так же как несимметричного вибратора в свободном пространстве, является в общем случае комплексной величиной. Активная часть входного сопротивления в основном от длины штыря, реактивная – от длины и толщины. В отличие от свободного пространства входное сопротивление штыря в волноводе зависит от структуры поля в волноводе вблизи штыря. Расчёт реактивной составляющей входного сопротивления даёт неточные результаты и проводить его не имеет смысла. Для обеспечения согласования реактивная составляющая входного сопротивления должна быть равна нулю. Активную составляющую входного сопротивления можно считать равной сопротивлению излучения штыря в волноводе. Она должна быть равна волновому сопротивлению фидера. Расчетная часть 1.Выбор и расчет геометрических размеров антенны В качестве замедляющей структуры выберем плоскую ребристую (гребенч а тую) структуру. По заданной ш и рине диаграммы направленности антенны вычисляем длину L замедляющей структуры: , где - длина волны - ширина диаграммы направленности в плоскости Е Выражаем отсюда L : = м. Величина оптимального замедления поверхностной волны вычисляется по следующей формуле: О тсюда Скорректируем полученное на основе соотношения: , где p =3 т.к. отсюда Коэффициент направленного действия (К.Н.Д.) антенны оптимальной длины оценивается соотношением: КПД антенны вычисляется по формуле: , также , где КСВ = 1,15 (задано в начальных условиях) следовательно Коэффициент усиления антенны: 2.Расчет ребристой замедляющей структуры Ребристая структура представляет собой периодически чередующиеся кана в ки шириной и глубиной с ребрами толщиной .(Рис . 4 .) рис.4. Из выражения: , где (1) - должен быть , поэтому возьмем =0,0044м. выразим отсюда отношение , где = D : =0,36 Из графика (рис.5.) находим что отсюда м. следовательно рис .5. Зависимость замедления от глубины канавки ребристой структуры при различных значениях : 1) = 2) =4 3) =2 4) =1,5 5) =0,5 6) =0,2 м. Выразив из выражения (1) получим: м. 3.Расчет возбуждающего устройства: В качестве возбуждающего устройства возьмем наиболее широко используемый – раскрыв рупора. Выбор геометрических размеров рупора и волноводного излучателя: Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода a и b пр о изводится из условия распространения в волноводе только основного типа волны и длине волны. В нашем случае подойдет со следующими параметрами: мм мм (при выборе руководствуемся длиной волны ) Длину отрезка волновода от возбуждающего штыря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающим коаксиалом: , где (2) - длина волны в волноводе м. подставив все это в выражение (2) получим: м. Длина волновода от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн и вычисляется по сл е дующей формуле: , где = - критическая длина волны . м. Условие согласования: - активная составляющая входного сопротивления штыря - волновое сопротивление фидера , где (3) = =0,011м. - волновое сопротивление волновода - длина волны в волноводе - размеры поперечного сечения волновода - действующая высота штыря - положение штыря на широкой стенки волновода ( =0,0143м.) - расстояние от штыря до заворачивающей стенки волновода = Ом. Действующая высота штыря в волноводе можно определить исходя из у с ловия: (4) - геометрическая высота штыря Задаваясь величинами и можно по формулам (3) и (4) найти высоту штыря ,при которой получается требуемое ( =50 Ом.) из формулы найдем : зная значение теперь можно найти высоту штыря выразив ее из форм у лы : м. 4.Выбор размеров рупора Размеры раскрыва пирамидального или секториального рупора и выбираются по требуемой ширине диаграммы направленности в соответствующей плоскости. в плоскости вектора Е: = отсюда выражаем : м. в плоскости вектора Н: соответственно равняется: м. по найденным и наедем и - расстояние от раскрыва до точки, в которой сходятся ребра пирамидального рупора в плоскостях Е и Н соо т ветственно. м. должно удовлетворять условию: м. Из треугольников в плоскостях Е и Н следует: Выразив отсюда получим: м. 5.Расчет коэффициента отражения Отражение в рупорной аннтене возникает в двух сечениях: в раскрыве руп о ра ( ) и в его горловине ( ). Приближенно модуль коэффициента отражения от раскрыва рупора для во л ны основного типа может быть определено из соотношения: ; где - волновое число постоянная распространения в прямоугольном волноводе, поперечное сечение которого равно раскрыву р у пора. При определении коэффициента предпол а гается, что в рупоре установ и лась бегущая волна. Задача решается методом с п исания полей в месте с о единения волновода и рупора. Приравнивание полей в центре сечения волн о вода в плоскости соединения дает следующие выражение для эквивалентного сопротивления: , где и - размеры поперечного сечения волновода и - углы раскрыва рупора в плоскостях и соответственно. рад. рад Ом. Коэффициент отражения через эквивалентное сопротивление выражается весьма просто: Суммарный коэффициент отражения вычисляется по следующей формуле: = ,где x – параметр определяемый по графику . На рисунке приведена зависимость параметра от параметра , связанного с рабочей п о лосой частот следующим соотношением: = 0,05 f (по заданию) по графику (рис.6.) определяем : рис.6. З ависимость параметра от Таким образом суммарный коэффициент отражения равен: 7.Расчет диаграммы направленности Расчет диаграммы направленности антенны поверхностной волны проводится как расчет диаграммы направленности антенны бегущей волны с непрерывным и равномерным распределением тока по длине антенны. Диаграмма направленности в плоскости XZ вычисляется по формуле: ,где L – длина замедляющей структуры волновое число оптимально замедление поверхностной волны рис.7. Диаграмма направленности антенны в плоскости Е в полярной системе координат рис.8. Диаграмма направленности антенны в плоскости Е в декарт о вой системе координат В плоскости диаграмма направленности антенны равна диаграмме направленности рупора, поэтому выражение для ее нахождения запушиться в виде: ,где - размер узкой стенки раскрыва рупора По данной формуле строим диаграмму направленности в плоскости рис.9. Диаграмма направленности антенны в плоскости Н в полярной системе координат рис.10. Диаграмма направленности антенны в плоскости Н в декарт о вой системе координат 8.Расчёт мощности, требуемой от генератора СВЧ Фидер на основе кабеля РК-50-7-11 обладает затуханием (дБ/м) на f = 10 ГГц. Отрезок кабеля длиной 4 (м) внесёт затухание (дБ). Мощность подводимую генератором можно вычислить по следующей формуле: КПД фидера: Мощность подводимую генератором равна: Вт Для того, чтобы в антенну передавалась мощность равная 15 Вт, на входе фидерной линии должна быть мощность 40,95 Вт. 9.Функциональная схема Список используемой литературы 1. Антенны и устройства СВЧ/ Под ред. Д. И. Воскресенского. – М.: Сов. радио,1972. 2. Антенны и устройства СВЧ : Учеб. для радиотехнич. спец. вузов.- М.: Высш.шк., 1988г. Сазанов Д.М. 3. Якимов А. Н. Основы проектирования антенн СВЧ: Учеб. Пособие. – Пе н за. 1999. 4. Жук М. С., Молочков Ю. Б. Проектирование антенно-фидерных ус т ройств. - М.; Л.: Энергия, 1966.
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Хорошо скоординированная сороконожка может одновременно дать 39 пенделей.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Плоская антенна поверхностной волны с ребристой замедляющей структурой", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru