Курсовая: Спиральная антенна - 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

Спиральная антенна

Банк рефератов / Радиоэлектроника

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Курсовая работа
Язык курсовой: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 824 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникальной курсовой работы

Узнайте стоимость написания уникальной работы

11 Спиральная антенна СОДЕРЖАНИЕ. 1.Режимы излучения спиральной ант енны 2 2.Расчетные соотношения для цилиндрической спиральной антенны 5 3.Плоская арифметическая спиральная антенна 8 4.Равноугольная (логарифмическая ) спиральная антенна 11 5.Пример расчета цилиндрической спиральной антенны 14 Список использ ованной литературы 16 1. Режимы излучения спиральной антенны. 1.1. Спиральная ан тенна представляет собой свернутый в спираль провод (1), который питается через коаксиальный фидер (2) (рис . 1, а ). Внутренний провод фидера соединяется со спиралью, а внешняя оболочка фидера — с металлическим диском (3). Последний служит рефлектором , а также препятствует проникновению токов с внутренней на наружную поверхность оболочки фидера . Спираль может быть не только цилиндриче ской , как на рис . 1, а , но и кони ч еской (рис . 1, в ) и плоской (рис . 7) или выпуклой. Рис .1. Спиральные антенны : а - цилиндрическая ; б – развёрнутый виток ; в – коническая. Цилиндрическая спиральная антенна характеризуется следующими геометрическими размерами : радиусом а , шагом s , длиной одного витка , числом витков p , длиной по оси , углом подъема я . Как видно из схемы антенны и изображения развернутого витка спирали (рис . 1, б ), между размерам и антенны имеются следующие зависимости : , , 1.2. Спиральные антенны используются на УКВ в режиме бегущих волн с осевым излучением и вращающейся поляризацией . Такой режим требует определенных соотношений между размерами антенны и дли ной волны . Выя вим эти соотношения. Ток высокой частоты , проходя но спирали , вызывает излучение электромагнитных волн . Достаточно десяти-одиннадцати витков , что бы вся подводимая к антенне энергия излучалась в пространство и не происходило отражения волн от конца спирал и . Такая бегущая волна тока распространяется вдоль провода спирали с фазовой скоростью , т . е ., с замедлением . Рис .2.Виток спиральной антенны Волна проходит один виток (от сечения 1 к сечению 5 на рис . 2) за время . Электро магнитные волны , возбуждаемые током спирали , распространяются в воздухе со скоростью с и длиной волны . Если бы все витки сливались , то достаточно было установить время , равным периоду колебаний , т . е. , чтобы поля любой пары противоположных элементов (1-3,2-4) спирали совпадали по фазе и полностью складывались в точках ос и 0'0", которая равноудалена от контура витка . Это объясняется тем , что в пределах одного витка ам плитуды тока практически одинаковая , а различие в фазе на угол в диам етрально противоположных сечениях витка (1-3, 2-4) компенсируется противоположным направлением токов в них. В случае спирали цилиндрической формы с шагом s условие мак симального осевого излучения формулируется несколько иначе : за вре мя прохождения тока п о витку электромагнитная волна долж на пройти в воздухе расстояние большее , чем длина волны , на шаг s : ; соответственно (1) При таком коэффициенте замедления токи в любых двух сечениях , расположенных под углом 90° (например , в 1 и 2, 2 и 3, 3 и 4, 4 и 5), вызывают на оси О 'О " поля , которые сдвинуты по фазе на 90° , и волны , которые поляризованы под углом 90° . В результате сложения этих линейно-поляризованных волн получаются волны с круговой поляриза цией. 1.3. Опытным путем установлено , что с ув еличением длины волны фазовая скорость уменьшается , а коэффициент замедления увеличивается во столько же раз . Благодаря этому условие осевого излучения (1) поддерживается в широком диапазоне волн : (рис . 3, а ). Рис .3.ДН цилиндрической спиральной антенны при различной длине витка спирали При длине витка набег фазы в 360° происходит при про хождении волной тока нескольких витков спирали . При этом антенна уподобляется электрически малой рамке из N витков провода , которая имее т ДН в виде восьмерки с максимумами излучения в плоскости , перпендикулярной оси спирали (рис . 3, б ). Если , то на одном витке спирали укладывается две , три и более волн , а это приво дит к наклонному излучению и конусной форме пространственной ДН (рис . 3, в ). 1.4. Наиболее выгодный режим — осевого излучения , который , как известно , требует длины витка и обеспечивает полосу пропус кания я . Эта полоса может быть значительно расширена путем перехода к конической анте нне (рис , 1, б ), в которой участок (2) со средней длиной витка удовлетворяет условию , а крайние участки ( 1 , 3) с большими ( ) и меньшими ( ) длинами витков удовлетворяют аналогичным условиям , но для мак симальной и минимальной длин волн рабочего диапазона : , . В зависимости от ра бочей длины волны интенсивно изл учает только одна из зон спирали и только этой активной зоной определяется острота ДН. 2. Расчетные соотношения для цилиндрической спиральной ан тенны . 2.1. Чтобы получить максимальный КНД , нужно установить оптимальный коэффициент замедления , при котором в направле нии оси спирали 0'0" (рис . 2) поля первого и последнего витков на ходятся в противофазе . Иначе говоря , необходимо дополнить условие (1) задержкой волны тока спирали на полупериод Т /2, а в каждом витке ее — на : . Отсюда находим оптимальн ый коэффициент замедления вдоль провода спирали : , (2) При этом , правда , получается эллиптическая поляризация , но так как , то коэффициент весьма незначительно от личается от и полученную поляризацию можно считать круговой . Полагая = 1,2 ... 1,3, определим из выражения (2) угол подъема спирали , соответствующий оптимальным ус ловиям работы антенны : Отсюда , (3) Длина спирали подбирается в соответствии с оптимальным ко эффициентом замедления вдоль оси спирали . При =1,2… 1,3 имеем , что соответствует углу подъема спирали =12 ... 16° и числу витков р = 5 ... 14. 2.2. Рассматривая каждый виток спирали как элементарный излу чатель с фазовым центром на оси 0'0", определяем функцию направлен ности антенны как произведение функции направленности одного витка на множитель решетки из р элементов . Так как р велико , а направленность одного витка мала , то принимаем . В резуль тате имеем (4) Угол , как и прежде , отсчитывается от перпендикуляра к оси линей ной решетки. 2.3. Для спиральных антенн оптимальных размеров опытным путем у становлены следующие формулы : ширина диаграммы направленности , (5) коэффициент направленного действия , (6) входное сопротивление , (7) 2.4. Итак , цилиндрические и конические спиральные антенны широкополосные с осевым излучением вол н круговой поляризации . Направленность цилиндрических спиралей средняя , а конических — ниже средней (не вся спираль участвует в излучении на данной часто те ), но последние обладают большей диапазонностью . Применяются и те и другие как самостоятельные анте н ны в диапазонах дециметровых а метровых волн , а также как облучатели антенн сантиметровых волн. 3. Плоская арифметическая спиральная антенна . 3.1. В процес се развития радиотехники все больше требуются антенно-фидерные устройства , рассчитанные на работу в очень широком диапазоне ча стот и притом без всякой перестройки . Частотная независимость таких антенно-фидерных устройств основана на принципе электродинамиче ского подобия. Этот принцип состоит в том , что основные параметры антенны (ДН и входное сопротив ление ) остаются неизменными , если изменение дли ны волны сопровождается прямо пропорциональным изменением ли нейных размеров активной области антенны . При соблюдении да нного условия антенна может быть ча стотно-независимой в неограничен ном диапазоне волн . Однако разме ры излучающей структуры конеч ны и рабочий диапазон волн лю бой антенны тоже ограничен. Из этой группы антенн рассмот рим плоские арифметические и равноу гольные спирали и логариф мически-периодические антенны. Рис .4. Арифметическая спираль 3.2. Арифметическая спираль вы полняется в виде плоских металли ческих лент или щеле й в металли ческом экране (рис . 4). Уравне ние этой спирали в полярных координатах где — радиус-вектор , отсчитываемый от полюса О ; а — коэффициент , характеризующий приращение радиус-вектора на каждую единицу приращения полярного угла ; b — начально е значение радиус - вектора. Спираль может быть двухзаходной , четырёхзаходной и т . д . Если спираль двухзаходная , то для ленты (щели ) /, показанной штриховы ми линиями , угол отсчитывается от нуля , а для ленты //, показанной сплошными линиями , — от 180° , т . е . спираль образована совершенно идентичными лентами , повернутыми на 180° друг относительно друга. Начальные точки ленты / соответствуют радиус-векторам , которые обозначим и . Следовательно , ширина ленты . Описав один оборот , лента занимает поло жение D , в котором радиус-вектор больше начального на . На этом отрезке В D размещаются две ленты и два зазора , и если ширина их одинаковая , то , Отсюда определяем коэффи циент . 3.3. Питание спирали может быть противофазным , как на рис . 4, или синфазным . В первом случае токи через зажимы А , В , соединяю щие ленты с фидером , имеют противопо ложные фазы . Путь тока в лен те / больше , чем в ленте //, на полвитка . Например , в сечении С D лента // попадает , описав полвитка , а лента / — один виток , в сечение Е F — соответственно полтора и два витка и т . д . Поскольку длина витка по мере развертывания сп ирали возрастает , увеличивается рас хождение фазы токов в лентах . Обозначив средний диаметр витка находим сдвиг по фазе , соответствующий длине полувитка : Если к этому прибавить начальный сдвиг , равный , то получим результирующее расхождение по фаз е токов в смежных элементах двухпроводной линии За счет второго слагаемого угол отличен от , а в таких условиях электромагнитные волны излучаются , даже если зазор между лентами мал по сравнению с длиной волны. Интенсивно излучает только та часть спирали , в которой токи смеж ных элементов обеих лент совпадают по фазе : Подставляя , находим , что средний диаметр первого «резонанс ного» кольца , а периметр этого кольца . Сред ний диаметр и периметр второго ( k= 2 ), третьего ( k=3 ) и т . д . «ре зонансных» колец соответственно в три , пять , ... раз больше . Так как излучение радиоволн спиралью вызывает большое зату хание тока от ее начала к концу , то интенсивно излучает только первое резонансное кольцо , а остальная , внешняя часть спирали как бы «отсекается» явление отсечки излучающих токов . 3.4. Активная часть спирали представляет наибольший интерес и по другой при чине . Затухание тока , вызванное излучением , настолько велико , что отражение от конца спирали практически отсутствует , т . е . ток в спирали распределяется по закону бегущих волн . К тому же пе риметр первого резонансного кольца равен длине волны . В таких условиях , как показано в п . 1, происходит осевое излучение с вращаю щейся поляризацией , которое в данном случае наиболее желательно. Диаметр спирали должен быть достаточно велик , чтобы на макси мальной волне диапазона сохранилось первое «резонансное» кольцо ( ),а с уменьшением длины волны это кольцо долж но сжиматься до тех пор ( ) , пока оно еще может полностью разме ститься вокруг узла питания . Тогда в пределах отноше ние среднего периметра первого «резонансного» кольца к длине волны остается постоянным и тем самым выполняется основное условие сохранения направленных свойств антенны в широком диапазоне волн Правда , направленность арифметической спирали невелика ( 60 ... 80° ), поскольку в излучении волн участвует , по суще ству , только та часть спирали , которая имеет средний пери метр , равный . Второе условие получения диапазонной антенны— постоянство входного сопротивления — достигается зд есь тем , что спираль ра ботает в режиме бегущей волны тока . Это сопротивление активное (100 — 200 Ом ). При питании от коаксиального фидера ( Ом ) согласование производят с тупенчатым или плавным трансформатором. 3.5. Спираль излучает по обе стороны своей оси . Чтобы сделать ан тенну однонаправленной , ленточную спираль помещают на диэлектри ческой пластине толщиной , другую сторону которой металлизи руют . Если же спираль щелевая , то ее вырезают на стенке металличе ского короба ; тогда противоположная стенка короба играет роль отра жающего экрана , а сам короб является резонатором . Чтобы уменьш ить его глубину , короб заполняют диэлектриком. Одна из типовых спиралей имеет диаметр 76 мм , выполнена на пла стине из эпоксидного диэлектрика , снабжена резонатором глубиной 26 мм , работает в диапазоне волн 7.5 ... 15 см при , ширине диаграммы направлен ности 2 ' = 60... 80° и коэффициенте эллиптично сти в направлении макси мума главного лепестка менее 3 дБ , т . е . практиче ски поляризацию можно считать круговой . Плоские спиральные антенны удоб но изготовлять печатным способом на тонких листах диэлектр ика с малыми потерями на высоких частотах. 4. Равноугольная (логарифмическая ) спиральная антенна . 4.1. Широкодиапазонность антенн такого вида основана на том , что если отношение линейных размеров излучателя к длине волны оста ется постоянным и излучающ ая структура полностью определяется ее полярными углами , то направленность антенны оказывается абсолютно независимой от частоты. Рис .5. Логарифмическая спираль Равноугол ьная спираль (рис . 5) строится в полярных координа тах по уравнению где — радиу с-вектор в начале спирали ( ); а — коэффициент, определяющий степень увеличения радиус-вектора с увеличением полярного угла . Двухзаходная спираль образуется двумя проводниками или щеля ми , но в отличие от архимедовой спиральной антенны толщина их не постоянна и возрастает с увеличением угла . Пусть начальный радиус-вектор на внутренней границе 1-го проводника равен и на внешней . Тогда уравнениями граничных спиралей являются (8) . (9) 4.2. Для оценки диапазонности логарифмической спирали исследуем зависимость отношения о т угла . Числитель дроби ,а так как , то зна менатель дроби и искомое отношение , (10) где . Следовательно, изменение длины волны вызывает только смещение активной области спирали на некоторый угол , а отношение и направленное действие антенны от этого не меняются . Если бы спираль была бесконечной , то диапазонность антенны была безграничной , но реальная антенна имеет конечную длину и эффективно работает в ограниченном , хотя и очень широком диапазоне волн ,причем определяется максимал ьной длиной спирали , а — минимальны ми размерами узла питания. 4.3. Логарифмическая спираль работает в режиме бегущих волн (вследствие излучения ток затухает к концу с пирали ), и ее входное сопротивление Ом. Рис .6. Щелевая плоская логарифмическая спи ральная антенна Типовая щелевая логарифмическая спираль (рис . 6) имеет мак симальную длину ветви 42,3 см , начальный радиус 0,51 см и коэффи циент = 0,303. Антенна излучает волны с вращающейся поляриза цией в диапазоне см и не превышает двух п ри пита нии спирали от 50-Ом коаксиального кабеля . Параметры антенны на ходятся в допустимых пределах даже при двадцатикратном изменении длины волны. 5.Пример расчета спиральной цилиндрической антенны. Для построения диаграммы направленности антенны , польз уясь экспериментальными данными исследования спиральных антенн [1. Рис .1.3. XXV.], вычисляю по формулам (4) – (7) функцию направленности антенны. Учитывая : подставим все значения в формулу (4): . Используя приложение ” MathCAD 7 professional” получил следующий вид диаграммы направленности антенны : . По формуле 5 рассчитываю ширину диаграммы направленности : 21.586. Коэффициент направленного действия : 70.768. Входное сопротивление : Итак , цилиндрические и конические спиральные антенны широкополосные с осевым излучением волн круговой поляризации . Направленность цилиндрических спиралей средняя , а конических — ниже средней (н е вся спираль участвует в излучении на данной часто те ), но последние обладают большей диапазонностью . Применяются и те и другие как самостоятельные антенны в диапазонах дециметровых и метровых волн , а также как облучатели антенн сантиметровых волн. Спис ок использованной литературы. 1.Айзенберг Г.З . Антенны ультракоротких волн . «Связьиздат»,М .1957.700 с 2.Лавров А.С.,Резников Г.Б . Антенно-фидерные устройства . «Сов.радио»,М .,1974,368 с. 3.Белоцерковский Г.Б . Основы радиотехники и антенны.В 2-х ч. Ч . 2.Ан тенны-М .:Радио и связь ,1983-296с.
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
Кабы не православные - пахать бы всем атеистам уже с 3 января.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, курсовая по радиоэлектронике "Спиральная антенна", 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