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
Обойти Антиплагиат
Повысьте уникальность файла до 80-100% здесь.
Промокод referatbank - cкидка 20%!
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
В социальных сетях у некоторых до сих пор установлен статус "С Наступающим Новым годом!", даже боюсь спросить... "живой или нет"?
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 - 2017
Рейтинг@Mail.ru