регистрация /  вход

Двухзеркальная антенна по схеме Кассергена (стр. 1 из 4)

Министерство образования Российской Федерации

УГТУ-УПИ имени С.М. Кирова

Кафедра ВЧСРТ

группа Р-398

оценка

двухзеркальная антенна

по схеме кассергена

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

КУРСОВОй ПРОЕКТ

по курсу: Устройства СВЧ и Антенны

201600 000000 013 ПЗ

Зачётная книжка №: 09832013

Студент: Аникин К. С. 14.04.14

подпись дата

Руководитель: Наймушин М. П.

подпись

дата

ЕКАТЕРИНБУРГ

2001год


содержание

введение..................................................................................................... 1

1. исходные данные и задание на проектирование....... 2

2. Расчёт основных конструктивных элементов антенны и линии передачи...................................................................................... 3

2.1. расчёт размера рефлекторов, фокусных расстояний, угловых размеров. 3

2.2. расчёт размеров облучателя.................................................... 6

2.3. выбор типа линии передачи и расчёт её параметров............. 9

3. электрические характеристики антенны...................... 13

3.1. диаграмма направленности облучателя................................ 13

3.2. поле в раскрыве рефлекторов................................................ 15

3.3 диаграмма направленности и коэффициент усиления всей антенны. 16

4. конструкция антенны............................................................... 17

заключение............................................................................................. 18

библиографический список.......................................................... 19

приложение 1. (Д.Н. облучателя).......................................................... 20

приложение 2. (Распределение поля в раскрыве)................................. 21

приложение 3. (Д.Н. всейантенны)....................................................... 22

приложение 4. (Конструкция облучателя)............................................ 23

приложение 5. (Общий вид антенны).................................................... 24

приложение 6. (Профили сечения зеркал)............................................ 25


введение

Зеркальные антенны являются наиболее распространёнными остронаправленными антеннами. Их широкое применение в самых разнообразных радиосистемах объясняется простотой конструкции, возможностью получения разнообразных видов Д.Н., высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т.д. В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование нескольких Д.Н. общим зеркалом (в том числе суммарных и разностных). Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном угловом секторе. Зеркальные антенны являются наиболее распространённым типом антенн в космической связи и радиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн удаётся создавать гигантские антенные сооружения с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемой тысячами квадратных метров.

Двухзеркальня антенна по схеме Кассегрена представляет собой систему состоящую из двух отражающих поверхностей – софокусных параболоида и гиперболоида – и облучателя, установленного во втором фокусе гиперболоида. Все расстояния по ломанной линии от фокуса до раскрыва одинаковы, что обеспечивает синфазность поля в раскрыве. Двухзеркальная антенна является более компактной, чем однозеркальная, и обеспечивает более равномерное распределение возбуждения по раскрыву, а также является более помехозащищённой, даёт возможность укоротить тракт СВЧ, и разместить основную часть конструкции облучателя за зеркалом, что особенно удобно в моноимпульсных радиолокаторах. При оптимизации размеров облучателя и малого зеркала удаётся получить КИП (0,60¸0,65). Недостаток системы – затенение раскрыва малым её зеркалом, а также обратная реакция малого зеркала на облучатель.

Принцип работы двухзеркальной антенны по схеме Кассегрена состоит в том, что электромагнитное поле от облучателя, отражаясь от второго зеркала (гиперболоида) попадает на поверхность первого зеркала (параболоида), аотражённое о него, наконец, излучается в пространство причём вид излучаемого в простанство поля совпадает с полем излучаемым плоской синфазной поверхностью.

1. исходные данные и задание на проектирование

Выбрать и расчитать:

-Параметры облучателя;

-Основные геометрические размеры зеркал;

-Распределение поля в раскрыве;

-Диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскостях;

-Линию передачи;

-Коэффициент усиления и эффективность антенны;

-Профили сечения зеркал.

Вычертить:

-Конструкцию облучателя;

-Общий вид антенны;

-Профили сечения зеркал.

Расчётный вариант №42.

В данном варианте при расчётах необходимо учесть и придерживаться следующих исходных данных:

-Частота F, ГГц.11

-Ширина диаграммы направленности D q по уровню –3дБ (град.)1,5

-Уровень боковых лепестков d в дБ . - 23

-Мощность передатчика в импульсе PИ , кВт .80

-Коэффициент усиления ‑‑

-Тип облучателя: диэлектрическая антенна.


2. Расчёт основных конструктивных элементов антенны и линии передачи

2.1. расчёт размера рефлекторов, фокусных расстояний, угловых размеров.

Перед началом расчётов основных конструктивных параметров зеркал двух зеркальной антенны по схеме Кассегрена рассмотрим рисунок 2.1. , на котором показаны основные параметры зеркал.

Рис. 2.1. Эквивалентный параболоид.

На рисунке 2.1. : e – эксцентриситет гиперболического зеркала; y 0 – угол раскрыва большого зеркала (или параболоида); j 0 – угол зрения на малое зеркало (или угол раскрыва эквивалентного параболоида); f – фокусное расстояние большого зеркала (или параболоида); f Э – фокусное расстояние эквивалентного параболоида; r j ‑ расстояние до второго фокуса гиперболоида; r y ‑ расстояние до первого фокуса гиперболоида; D – диаметр раскрыва большого зеркала (или параболоида); d – диаметр раскрыва малого зеркала (или гиперболоида).

Эксцентриситет гиперболического зеркала определяется соотношением:

(2.1.) И поскольку для нашей антенны выбраны j 0 =15 ° , а y 0 0 =90 ° , то значение эксценнтриситета e =1,303.

С учётом того, что нам заданы: ширина диаграммы направленности по уровню (–3дБ), т.е. D q ‑3дБ =1,5 ° и уровень боковых лепестков d =-23 дБ и с учётом расчётных соотношений для круглого раскрыва, которые предоставлены в [1] (таблица 3.2, с. 26), рассчитаем диаметр большого зеркала D воспользовавшись соотношением:

(2.2.) ‑ где l с в длина волны в свободном пространстве.

(2.3.) ‑ где С – скорость света 3 × 108 м/с , а F – заданная рабочая частота антенны 11 ГГц.

Таким образом, получаем расчётное значение диаметра раскрыва большого зеркала:

D=1290,023мм.

Используя соотношение, связывающее диаметр раскрыва большого зеркала D , угол раскрыва большого зеркала y 0 и фокусное расстояние большого зеркала f , описанное в [1] на с. 23, найдём фокусное расстояние большого зеркала по формуле:

(2.4.)

Воспользовавшись соотношениями 3.16 на с. 30 в [1] рассчитаем f Э по формуле:

(2.5.)

Используя соотношение 3.17 (тот же источник, и та же страница) произведём расчёт по формуле:

(2.6.)

Используя соотношения 3.18 и 3.19 из [1] с 31 найдём r y и r j по формулам:

36,85мм. (2.7.)

280,042мм. (2.8.)

Профиль сечения зеркал z ( x ) определяется для большого зеркала из уравнения параболоида вращения в прямоугольной системе координат ( x , y , z ) , имеющего вид:

(2.9.)

а для малого зеркала из уравнения гиперболоида вращения:

(2.10.)

Здесь:

;
; c =a × e

Размеры теоретически рассчитанных профилей сечения зеркал незначительно отличается от рассчитанных по программе (смотрите приложение 6), поскольку для обеспечения заданной D q пришлось уменьшить теоретически рассчитанное по (2.4) фокусное расстояние f до 290мм., воспользовавшись при этом методическими указаниями из [1] с. 44, в которых говорится о том, что если расчётная ширина главного лепестка или коэффициента усиления антенны отличается от заданных значений на (10 ‑ 20)%, то можно произвести коррекцию зеркал, умножая все их линейные размеры на отношение:


Дарим 300 рублей на твой реферат!
Оставьте заявку, и в течение 5 минут на почту вам станут поступать предложения!
Мы дарим вам 300 рублей на первый заказ!