Линейная решётка рупорных антенн (стр. 1 из 2)

Министерство общего и профессионального образования РФ

Рязанская государственная радиотехническая академия

Кафедра радиоуправления и связи

Курсовая работа

по дисциплине "Антенны и устройства СВЧ"

по теме

"Линейная решётка рупорных антенн"

Выполнил:

студент группы 117

Угаров А.А.

Руководитель:

доц. Елумеев В.И.

Рязань 2004

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

2. Расчёт основных электрических и геометрических параметров линейной решётки рупорных антенн и её элементов

3. Конструктивный расчёт и разработка конструкции АФУ

4. Описание конструкции

Заключение

Библиографический список

Введение

Антенно-фидерное устройство, обеспечивающее излучение и прием радиоволн, - неотъемлемая часть любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам антенн вытекают из назначения радиосистемы, условий размещения, режима работы, допустимых затрат и т.д. Реализуемость необходимых направленных свойств, помехозащищённости, частотных, энергетических и других характеристик антенн во многом зависит от рабочего диапазона волн. Хотя в радиотехнических системах используют разные диапазоны частот, сверхвысокие частоты (СВЧ) получают все более широкое применение. Это объясняется возможностями реализации в антеннах СВЧ характеристик, влияющих на важнейшие показатели качества всей радиосистемы. Так, в диапазоне СВЧ антенны могут создавать остронаправленное излучение с лучом шириной до долей градуса и усиливать сигнал в десятки и сотни тысяч раз.

Антенны СВЧ широко применяются в различных областях радиоэлектроники – связи, телевидении, радиолокации, радиоуправлении, а также в системах инструментальной посадки летательных аппаратов, радиоэлектронного противодействия, радиовзрывателей, радиотелеметрии и др.

Широкое распространение получили остронаправленные сканирующие антенны (антенные решётки). Сканирование позволяет осуществлять обзор пространства, сопровождение движущихся объектов и определение их угловых координат. Замена слабонаправленных или ненаправленных антенн, например связных, остронаправленными сканирующими позволяет не только получать энергетический выигрыш в радиотехнической системе за счёт увеличения коэффициента усиления антенн, но и в ряде случае ослаблять взаимные влияния одновременно работающих различных систем.

Применение антенных решёток для построения сканирующих остронаправленных антенн позволяет реализовать высокую скорость обзора пространства и способствует увеличению объема информации о распределении источников излучения или отражения электромагнитных волн в окружающем пространстве. В зависимости от геометрии расположения излучателей в пространстве антенные решётки (АР) подразделяются на одномерные (линейные, кольцевые, дуговые), двухмерные (поверхностные) и трехмерные. Одним из видов линейных антенных решёток является линейная решётка рупорных антенн.

Рис. 1. Линейная антенная решётка

1. Теоретическая часть

Заданием данной курсовой работы является проектирование и расчёт линейной решётки рупорных антенн. В качестве элемента антенной решетки будем использовать пирамидальный рупор.

Рупорные антенны являются простейшими антеннами СВЧ – диапазона. Они могут применяться как самостоятельно, так и в качестве элементов более сложных антенн. Рупорные антенны позволяют формировать диаграммы направленности (ДН) шириной от 100-140° до 10-20°. Рупорные антенны являются широкополосными, они обеспечивают примерно полуторное перекрытие по диапазону. Коэффициент полезного действия рупора – высокий (»100%).

Рис.2. Пирамидальный рупор

O1- вершина рупора

h1- длина (высота) рупора

g1- угол раствора рупора

O2- вторая вершина рупора

h2- вторая длина (высота) рупора

g2- второй угол раствора рупора

2. Расчёт основных электрических и геометрических параметров линейной решётки рупорных антенн и её элементов

Выпишем основные формулы для расчёта линейной решётки рупорных антенн:

,

где m-коэффициент, определяемый законом распределения поля в соответствующей плоскости и уровнем на котором задана ДН. Формула определяет ширину ДН линейной решетки рупорных антенн на уровне 0.5 по мощности в горизонтальной плоскости

формула определяющая ширину ДН одного излучателя (рупора) на уровне 0.5 по мощности в горизонтальной плоскости

формула определяющая ширину ДН линейной решётки рупорных антенн уровне 0.5 по мощности в вертикальной плоскости

,

формула определяющая количество излучателей (рупоров) линейной решетки

,

формулы определяющие длины рупоров, соответственно в "E" и "H"-плоскостях

формула определяющая максимально допустимые значения шага, при котором отсутствуют дифракционные максимумы

формула определяющая ДН линейной решётки рупорных антенн

ДН рупора в "Е" - плоскости , без учёта фазовых искажений

ДН рупора в "Е" - плоскости , с учётом квадратурных фазовых искажений

множитель системы

Проведём расчёт основных параметров одиночного пирамидального рупора и линейной решётки:

1.

2.

3.

4.

5.

, при n = 5

Проведём расчёт ДН линейной решётки рупорных антенн:

1.

, без учёта фазовых искажений

ДН пирамидального рупора в "Е" - плоскости, без учёта фазовых искажений

ДН множителя системы:

ДН множителя системы:

ДН линейной решётки рупорных антенн в "Е" - плоскости, без учёта фазовых искажений:

2.

, с учётом квадратурных фазовых искажений

ДН пирамидального рупора в "Е" - плоскости, с учётом фазовых искажений

ДН множителя системы:

ДН множителя системы:

ДН линейной решётки в "Е" - плоскости, с учётом фазовых искажений

Проведём расчёт волноводно-щелевой антенны

Рис.4. Волноводно-щелевая антенна

Прежде чем приступить к расчёту волноводно-щелевой антенны, проведем расчет параметров волновода ( выберем его тип), необходимого для подключения рупора к волноводно-щелевой антенне.

Рис.5. Прямоугольный волновод

Выбор волновода:

Волновод выбираем исходя из заданной рабочей частоты:

Марка волновода WR-112

Размеры волновода:

Расчёт волноводно-щелевой антенны:

Найдем размеры волновода и длину волны в волноводе: