- •1 Цель и содержание проекта
- •2 Требования к содержанию проекта
- •3.2 Облучатели апертурных антенн
- •Открытый конец прямоугольного волновода.
- •Открытый конец круглого волновода
- •Пирамидальный рупорный
- •Конический рупор
- •3.3 Расчет геометрических характеристик антенны
- •3.4 Расчет диаграммы направленности антенны
- •3.6 Графическая часть проекта
- •3.7. Рупорно-параболическая антенна
- •Вопросы согласования
- •Порядок расчета рпа
- •Литература
- •4 Антенно-фидерные устройства космических радиолиний дециметрового диапазона
- •Общие положения
- •Расчет электрических характеристик приемной антенны земной станции
- •4.3 Расчет схемы питания антенны
- •4.4 Расчет диаграммы направленности антенны
- •5.2 Выбор типа линзы и определение размеров антенны
- •5.3 Расчет диаграммы направленности антенны
- •5.4 Графическая часть проекта
- •Литература
- •6 Волноводно-щелевые решетки
- •6.1 Общие положения
- •6.2 Выбор типа решетки и ее геометрических параметров
- •6.3 Графическая часть проекта
- •Литература
- •7 Антенно-фидерные устройства передающих телевизионных центров
- •7.1 Общие положения
- •7.2 Расчет диаграммы направленности антенны
- •Определение конструктивных размеров антенны
- •Определение коэффициента усиления антенны
- •Расчет диаграммы направленности антенны
- •Расчет поглощающей линии
- •Расчет согласования ромбической антенны с фидером
- •8.4 Порядок выполнения проекта
- •8.5 Литература
- •2. Г.З. Айзенберг, в.Г. Ямпольский, о.Н. Терешин Антенны укв (1, 2 том). Радио, 1977.
- •9. Приемные антенны на коротковолновых линиях связи
- •9.1. Порядок выполнения проекта
- •9.2. Литература
6.2 Выбор типа решетки и ее геометрических параметров
Так как по заданию антенна должна обеспечить частотное сканирование диаграммы направленности, антенная решетка должна состоять из щелей, возбуждаемых в режиме бегущей волны (нерезонансная антенная решетка).
Расчет антенны начинается с определения количества щелей решетки, необходимого для получения коэффициента усиления в соответствии с ТЗ на проект из приближенной формулы
, (6.1)
где n- количество элементов решетки. Затем в соответствии с заданным шагом решетки d, если условия позволяют использовать решетку со щелями, расположенными в шахматном порядке относительно оси решетка, рассчитываются диаграммы направленности антенны в двух плоскостях Е и Н по формулам
, (6.2)
, (6.3)
где Ψ = 0, для резонансных решеток и Ψ = π для решеток с переменнофазным питанием,
множитель решетки,
- диаграмма направленности одной щели в плоскости Е,
. (6.4)
Диаграмма одиночной щели в плоскости Н определяется по формуле
,
где ℓ - длина щели.
Проверку коэффициента усиления антенны можно выполнить по формуле
для коэффициента направленного действия
, (6.5)
где
- значение диаграммы направленности решетки в плоскости Н в максимуме главного лепестка. Следует учесть, что антенны сверхвысоких частот имеют КПД практически равный единице. Поэтому .
6.3 Графическая часть проекта
К графической части проекта относится:
1.Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров,
2.Нормированные диаграммы направленности антенны.
Литература
1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные
устройства. Радио и связь, 1989.
2. Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямпольский, О.Н. Терешин. Антенны УКВ (1, 2
том). Радио, 1977.
3. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-
фидерные устройства. Радио и связь, 1989.
4. Л.К.Андрусевич,А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ,
2006.
5. Конспект лекций.
7 Антенно-фидерные устройства передающих телевизионных центров
7.1 Общие положения
Передача телевизионных программ ведется в диапазоне метровых и дециметровых радиоволн. По этой причине в качестве передающих антенн используются антенные решетки, элементами которых являются симметричные вибраторы. Наиболее широкое распространение в настоящее время получили антенны панельного типа. Панель состоит из двух (реже четырех) симметричных волновых или полуволновых симметричных вибраторов, питаемых синфазно (рис.7.1,а, б), или переменно-фазно (со сдвигом фазы питания π/2 в соседних вибраторах одного этажа).
Рис.7.1,а)- панель из полуволновых вибраторов
б)- панель из волновых вибраторов
Особенностью этих антенн является широкая рабочая полоса. Для этого в антеннах применяются вибраторы с пониженным волновым сопротивлением (Wв = 150 – 300 Ом) и используются схемы компенсации реактивной составляющей входного сопротивления. В панельных антенных используют симметричные волновые вибраторы цилиндрической формы из труб диаметром (0,05 – 0,2) или полуволновые вибраторы выполненные в виде стальных пластин.
Питание вибраторов в панели осуществляется с помощью 2-х или 4-х проводной симметричной линии. Для согласования панели с коаксиальным кабелем применяется симметрирующее устройство. Значения коэффициента усиления антенны в зависимости от числа этажей приведены в таблице 7.3
Таблица 7.1
Количество этажей, nэ |
2 |
4 |
8 |
10 |
12 |
16 |
24 |
50 |
G |
1,1 |
2,3 |
4,6 |
5,8 |
7 |
9,2 |
14 |
27,5 |
G, дБ |
0,4 |
3,5 |
6,6 |
7,6 |
8,5 |
9,6 |
11,5 |
14,4 |
Панель имеет два параллельно соединенных вибратора, следовательно, входное сопротивление каждого вибратора должно равняться 2Wф = 150 Ом. Соединительные линии от каждого вибратора до симметрирующего устройства используются как четвертьволновые трансформаторы. Их волновые сопротивления определяются из формулы:
(7.1)
Входное сопротивление полуволнового вибратора с учетом влияния соседних вибраторов и рефлектора равняется Rвх = 140 Ом.
Входное сопротивление волнового вибратора определяется из формулы:
, (7.2)
где Wв – волновое сопротивление вибратора, а Rп сопротивление излучения вибратора, отнесенное к пучности тока. Для волнового вибратора Rп = 280 Ом.
Для расчетов в КП для волнового вибратора можно принять Wв = 300 Ом.
Панели в этаже располагаются по сторонам опоры квадратного сечения (рис. 7.2).
Рис. 7.2. Панельная антенна в горизонтальной и вертикальной плоскостях
При правильном выборе длины вибратора и вида питания в горизонтальной плоскости диаграмма направленности имеет вид близкий к круговой.
При проектировании предпочтение отдается панели с волновыми вибраторами, однако, если диаграмма направленности в горизонтальной плоскости будет иметь провалы, превышающие 30 % относительно круга, то необходимо перейти к панелям с полуволновыми вибраторами.
Наиболее равномерное излучение в горизонтальной плоскости дает антенна с синфазным питанием панелей в этаже с полуволновыми вибраторами, если расстояние между фазовыми центрами противоположных панелей не превышает 2.
Применение переменно-фазного питания расширяет полосу пропускания антенны, однако, увеличивает неравномерность диаграммы направленности в горизонтальной плоскости и применяется в случаях, когда сторона опоры не превышает . В случае, когда не удается получить приемлемую форму диаграммы направленности в горизонтальной плоскости, допускается некоторое уменьшение стороны опоры.
Окончательное решение о выборе типа панели и схемы питания панелей в этаже принимается только после проверки всех возможных вариантов.