Приемная антенна для СТВ (стр. 2 из 3)
2.3 Расчет диаграммы направленности.
Используя формулы (2.1.3) построим нормированную диаграмму направленности облучателя.
Рис. 2.3.1. Диаграмма направленности облучателя в полярной системе координат
Найдем распределение поля в раскрыве параболоида, для этого воспользуемся следующей формулой
 |
.| j | sin(j) | cos(j) |  |  |  |  |  | F(R) | F1(R) | F2(R) |
0 5,3 10,6 15,9 21,2 26,5 31,8 37,1 42,4 47,7  | 0 0.092 0.184 0.274 0.362 0.446 0.527 0.603 0.674 0.74 0.799 | 1 0.996 0.983 0.962 0.932 0.895 0.85 0.798 0.738 0.673 0.602 | 0.54 0.541 0.545 0.551 0.559 0.57 0.584 0.601 0.621 0.646 0.674 | 1 0.998 0.991 0.981 0.966 0.947 0.925 0.899 0.869 0.837 0.801 | 1 0.99 0.961 0.914 0.853 0.782 0.705 0.625 0.547 0.473 0.405 | 0 0.05 0.1 0.151 0.202 0.254 0.308 0.362 0.419 0.477 0.538 | 0 0.093 0.186 0.279 0.374 0.471 0.57 0.671 0.776 0.884 0.997 | 1 0.988 0.953 0.897 0.825 0.741 0.652 0.562 0.475 0.396 0.325 | 1 0.994 0.977 0.947 0.905 0.85 0.781 0.696 0.594 0.472 0.329 | 1 0.988 0.954 0.899 0.824 0.734 0.633 0.529 0.432 0.357 0.325 |
Рис. 2.3.2 Распределение поля на раскрыве рупора
По найденному распределению поля на раскрыве вычисляется диаграмма направленности зеркальной антенны
. Картина распределения поля на раскрыве зеркала может быть аппроксимирована при помощи соотношения: 
(2.3.2)где
- равномерная часть распределения поля; 
- неравномерная часть распределения поля; 
n=1,2,3
Полученные значения (при n=1 и n=2) внесены в таблицу 2.3.1.
Как видно из таблицы 2.3.1, более точная аппроксимация распределения поля на раскрыве зеркала при n=2.
Выражение для нормированной диаграммы направленности антенны будет иметь вид:
(2.3.3)где
n – показатель степени выражения, аппроксимирующего поле на раскрыве. (n=2)
Результаты расчета диаграммы направленности представим в виде таблицы 2.3.2
Таблица 2.3.2
| , град | sin(  ) |  | L1(u) | 3aL1(u) | L3(u) | bL3(u) |  |
| 0 0.17 0.34 0.51 0.68 0.85 1.02 1.19 1.36 1.53 1.7 | 0 0.003 0.006 0.009 0.012 0.015 0.018 0.021 0.024 0.027 0.03 | 0 0.419 0.839 1.258 1.678 2.097 2.517 2.936 3.355 3.775 4.194 | 1 0.978 0.915 0.815 0.687 0.542 0.392 0.247 0.118 0.012 0.065 | 0.975 0.954 0.892 0.794 0.67 0.529 0.382 0.241 0.115 0.012 -0.064 | 1 0.985 0.93 0.9 0.837 0.81 0.74 0.627 0.498 0.392 0.316 | 0.675 0.665 0.628 0.608 0.565 0.547 0.5 0.423 0.336 0.265 0.213 | 1 0.981 0.921 0.85 0.748 0.652 0.535 0.402 0.273 0.168 0.09 |
Построим диаграмму направленности в декартовой системе координат
Рисунок 2.3.3 Диаграмма направленности антенны в декартовой системе координат
2.4 Расчёт G антенны
Расчёт G антенны будем вести по следующей формул
(2.4.1)где
– коэффициент использования площади раскрыва зеркала, полностью определяется характером распределения поля в раскрыве.S – геометрическая площадь раскрыва;
- коэффициент полезного действия параболической антенны (примем 
) 
Коэффициент направленного действия (усиления), определенный по формуле (2.4.1) не учитывает потерь энергии на рассеивание, т.е. потерь энергии, проходящей от облучателя мимо зеркала.
3. Расчет принятой мощности.
3.1 Затухания в свободном пространстве.
Распространение УКВ на линии Земля-Космос осуществляется через тропосферу и ионосферу Земли и сопровождается ослаблением радиоволн. Ослабление обусловлено тремя причинами: поглощением радиоволн водяными парами и газами, поглощением и рассеянием различными гидрометеообразованиями (дождь, снег, облака, туман и т.п.) и поглощением радиоволн в ионосфере.
Сначала рассчитаем принятую мощность без учета влияния атмосферы, а затем найдем затухания в атмосфере.
Определим принятую мощность по формуле
– коэффициент усиления приемной антенны. 
– коэффициент усиления спутниковой антенны. 
– расстояние до спутника.
- полный показатель ослабления на участке трассы проходящем в ионосфере; 
- полный показатель ослабления на участке радиолинии в “чистой” атмосфере; 
- полный показатель ослабления на участке радиолинии с гидрометеообразованиями;
(3.1.2.) 
(3.1.3.)
и 
- коэффициенты ослабления в “чистой” атмосфере и в атмосферных образованиях 
Показатель ослабления радиоволн в тропосфере 
зависит от угла места 
, т.е. от угла, под которым траектория волны направлена к горизонту (рис. 3.1.1). Так как плотность газов уменьшается с высотой, то наименьшая величина 
будет при распространении радиоволн в направлении, перпендикулярном к поверхности Земли ( 
)
Гидрометеообразования, или гидрометеоры (осадки, туман, облака и т.п.), вызывают ослабление электромагнитных волн, имеющих длину волны 3-5см и короче.
представлен на рис. 3.1.2. Под водностью понимается количество водяного пара (в граммах), находящегося в одном кубическом метре воздуха. Водность тумана (облака) колеблется от 0,03 (слабый туман) до 2,3 
для радиоволн сантиметрового и миллиметрового диапазонов, распространяющихся в дождях интенсивностью от 0.1мм/ч (очень слабый моросящий дождь) до 100 мм/ч (ливень), представлены в виде кривых (рис. 3.1.3). С увеличением интенсивности дождя и уменьшением длины волны коэффициент ослабления возрастает.