4.3 Расчет схемы питания антенны

Питание спиральной решетки осуществляется системой распределительных фидеров, состоящих из отрезков коаксиального кабеля. Нужно так построить систему питания антенны, чтобы ее входное сопротивление равнялось волновому сопротивлению магистрального фидера (W_ф = 50 Ом).

Для этой цели в качестве согласующих устройств применяют трансформаторы в виде четвертьволновых отрезков коаксиального кабеля. Пример построения схемы питания синфазной решетки из 4-х спиралей приведен на рис.4.2.

Входное сопротивление одиночной спирали определяется по формуле:

Рис. 4.2. Схема питания антенны из четырех спиралей

, Ом, (4.4)

где: ℓ - длина витка.

При длине отрезка кабеля входное сопротивление спирали пересчитывается в точку В с коэффициентом трансформации n = 1,

где  - относительная диэлектрическая проницаемость материала, заполняющего кабель ( = 2,2 – 2,4).

Поэтому общее сопротивление 4х спиралей в точке В. Ом.

Для согласования с магистральным фидером необходим четвертьволновый - трансформатор с волновым сопротивлением Ом.

В этом случае можно использовать типовой кабель с волновым сопротивлением W_т = 50 Ом.

Питание синфазной решетки из спиралей можно организовать по какой – либо другой схеме. Автору проекта предоставляется решить эту задачу самостоятельно.

4.4 Расчет диаграммы направленности антенны

Формула для диаграммы направленности антенны имеет вид:

F() = F₁() ^. F₂() ^. F₃(),

где F₁() – множитель, характеризующую диаграмму направленности одного витка спирали,

F₂() – множитель, характеризующий направленные свойства одной спирали,

F₃() – множитель, характеризующий направленные свойства системы из N спиралей.

Диаграмма направленности одного витка спирали приближенно можно описать выражением

F₁()  cos. (4.5)

Так как спиральная антенна относится к классу решеток бегущей волны, то

, (4.6)

где n – количество витков,

d – шаг спирали,

-коэффициент замедления в РБВ. Его оптимальное значение приблизительно равно 1.22.

Множитель синфазной решетки, состоящей из N спиралей, описывается выражением:

, (4.7)

где N – количество спиралей в данной плоскости,

d_с – расстояние между центрами соседних спиралей.

4.5 Графическая часть проекта

К графической части проекта относится:

1. Эскизный чертеж антенны с указанием основных размеров,

2. Нормированная диаграмма направленности антенны, которая должна состоять из главного лепестка и первых двух боковых.

3. Схема питания антенны с указанием величин согласующих трансформаторов.

Литература

1. Г.Н. Кочержевский, Г.А. Ерохин, Н.Д. Козырев. Антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

2. В.П. Чернышов, Д.И. Шейнман. Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства. Радио и связь, 1989.

3. Л.К.Андрусевич, А.А.Ищук. Антенно-фидерные устройства. СибГУТИ, 2006.

4. Конспект лекций.

5 Антенны-линзы в радиорелейных и космических

системах радиосвязи

5.1 Общие положения

Антенны-линзы при относительно небольших размерах позволяют получить достаточно большие значения коэффициента усиления в диапазоне сверхвысоких частот. Принцип работы антенны основан на законах геометрической оптики. По этой причине антенне-линзе в качестве прототипа служит оптическая линза. Обладая фокусирующими свойствами, антенна преобразует сферический фронт волны, возбуждаемый облучателем, в волну с фронтом, близким к плоскому. В результате направленные свойства антенны намного превышают направленные свойства облучателя.

В качестве облучателя линзы, как правило, применяют прямоугольные или конические расфазированные рупоры малой длины, имеющие слабо выраженными направленные свойства. Обычно линза вставляется в раскрыв рупора, а ее фокус совмещен с фазовым центром рупора.

Линзы выполняются либо из диэлектрика с малыми потерями, либо в виде набора параллельных металлических пластин, торцевая часть которых имеет профиль линзы (рис.5.1). В последнем случае распространение волны между пластинами имеет волноводный характер. В диэлектрических линзах фазовая скорость волны меньше скорости света, поэтому они называются замедляющими. В металлических линзах фазовая скорость больше скорости света, поэтому они называются ускоряющими. Линзы, выполненные из сплошного диэлектрика, имеют большой вес и обладают существенными диэлектрическими потерями. Этими недостатками в меньшей степени обладает замедляющая линза из искусственного диэлектрика. Следует отметить, что в ускоряющих линзах отсутствуют диэлектрические потери, однако они обладают в отличие от сплошных диэлектрических линз ограниченными диапазонными свойствами. Все сказанное следует учитывать при выборе типа линзы при курсовом проектировании.

а) б) в)

Рис.5.2,а)- замедляющая линза, б)-ускоряющая линза. в)- линза из искусственного диэлектрика

Профиль замедляющей линзы имеет форму гиперболы, а профиль ускоряющей линзы - форму эллипса.