Расчет антенны

Раздел 1

Введение

Задание на курсовую работу по дисциплине "Антенны и устройства СВЧ":

Номер варианта согласно номеру зачётной книжки студента: 11

Тип проектируемой антенны согласно варианта: Широкополосный симметричный вибратор (диполь С. И. Надененко).

Данные для расчёта широкополосного симметричного вибратора:

Диапазон рабочих волн:

 м

 м

Излучаемая мощность:

 Вт

Протяжённость радиолинии:

 км

Фидер: двухпроводный.

Область применения диполя С. И. Надененко:

Диполь Надененко - антенна дипольного типа (широкополосный вибратор) предназначена для приема и передачи радиосигнала на частоте 1,5 - 30 МГц.

Область применения антенны - радиолюбительские системы радиосвязи.

Применение современных широкополосных согласующе-симметрирующих трансформаторов позволяет согласовывать диполь Надененко с коаксиальной линией в широком диапазоне частот. Так как эта антенна имеет горизонтальную поляризацию и является симметричной, то КПД ее стремится к 100%, что выгодно отличает ее от известных широкополосных вертикальных антенных систем.

Для расширения полосы пропускания дипольной антенны С. Надененко увеличил диаметр излучающих элементов полотна антенны, что приводит к снижению добротности колебательной системы и расширению полосы пропускания антенны. Входное сопротивление такой антенны колеблется от 200 до 300 ом. и для питания антенны использовалась двух проводная или четырех проводная симметричные линии . Для трансформации входного сопротивления применяется трансформатор на двух ферритовых кольцах диаметром 32мм. (до 300Вт.) и бинокулярного типа на десяти кольцах (1кВт.)

Дополнительные изменения в конструкции антенны диполь Надененко +:

Уменьшили количество проводников с шести до трех в полотне антенны, что позволяет, при сохранение прежнего объема (в электродинамическом смысле), уменьшить вес и ветровое сопротивление антенны.

Кроме этого, взамен полевого провода, применен оцинкованный канат диаметром 2.5 мм., что при сохранении прежней цены позволило увеличить прочность и долговечность антенны.

При монтаже такой антенны нужно стремиться поднять ее центр на максимальную высоту. Положение концов вибратора не столь критично к земле. Кабель питания, особенно вблизи антенны, нужно стремиться прокладывать перпендикулярно полотну антенны. Такая антенна не требует настройки и КСВ менее 2-х получается на частотах от 1,7 до 29 МГц.

Раздел 2. Облучатель антенны

Производим расчёт геометрических размеров и электрических параметров антенны:

1. Для заданной протяжённости радиолинии R определяем угол скольжения Δ0 (угол наклона ДНА над горизонтом) из графика на рисунке 1, где H - высота ионизированного слоя.

2. Вычисляем высоту подвеса над Землёй (для среднего значения рабочей длины волны):

м.

м.

3. По заданному рабочему диапазону волн находим длину плеча вибратора. Значение длины плеча должно удовлетворять неравенству:

0,25  < l <0,65

Исходя из условий удовлетворения данного неравенства выбираем длину плеча:

м.

4. Строим эскиз конструкции антенны: смотри приложение 2.

Радиус цилиндрической поверхности вибратора rц выбираем в пределах 0,25 ... 0,75 м, а число проводов n = 6 ... 8.

В данном случае:

 м

Эквивалентный радиус вибратора rэ , то есть радиус вибратора, выполненного из металлического цилиндра и имеющего такое же волновое сопротивление, как и рассматриваемый вибратор, рассчитываем по формуле (где  - радиус проводов, из которых выполнен вибратор):

м.

 

5. Определяем волновое сопротивление диполя (без учёта наведённых сопротивлений):

Ом.

6. Для трёх длин волн  ,  ,  находим сопротивления излучения вибраторов RΣ и реактивные сопротивления XΡ c учётом влияния Земли.

Значения  и находим из графиков на рисунках 2, 3, 4; значения  находим из графиков на рисунках 5, 6, 7.

 

 

 Ом

 Ом

 Ом

 Ом

 Ом

 Ом.

Значения  находим из графика на рисунке 8, 9,10; значения  находим из графика на рисунке 11,12,13:

k*l - произведение волнового числа k на длину плеча вибратора l; k=(2*Пи/лямбда), поэтому произведение k*l будет иметь размерность [радианы], которые можно перевести в градусы.

  

  

  

k*d - тоже самое, d - расстояние между вибратором и его зеркальным отображением (d=2H):

м.

  

  

 Ом.

 Ом.

 Ом.

 Ом.

 Ом.

 Ом.

Сопротивления излучения вибраторов:

 Ом.

Ом.

Ом.

Реактивные сопротивления XΡ c учётом влияния Земли:

Ом.

Ом.

Ом.