СОДЕРЖАНИЕ
Введение | |
Техническое задание | |
Исходные данные | |
Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта Тафу и КПД | |
Определение диаметра раскрыва | |
Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны | |
Расчет геометрических и электродинамических характеристик облучателей. | |
Распределение поля в апертуре зеркала | |
Расчет пространственной диаграммы направленности и определение параметров параболической антенны | |
Расчет полного коэффициента использования площади, эффективной площади, коэффициента направленного действия и коэффициента усиления антенны | |
Конструктивный расчёт антенны. Расчет профиля зеркала | |
Выбор конструкции зеркала | |
Определение допусков на неточность изготовления | |
Сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков, выработка рекомендаций для обеспечения соответствия этих уровней | |
Заключение | |
Список литературы |
ВВЕДЕНИЕ
Параболические антенны в последнее время находят все более широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи. В 1888 году известный немецкий физик Г. Герц, в своих опытах по СВЧ оптике впервые применил в качестве фокусирующего устройства параболический цилиндр. Интерес к зеркальным антеннам не ослабевает и в наши дни в связи со стремительным развитием космических радиотехнических систем и комплексов.
Достаточная простота и легкость конструкции, возможность формирования самых разнообразных диаграмм направленности, высокий КПД, малая шумовая температура – вот основные достоинства, зеркальных антенн, обуславливающих их широкое применение в современных радиосистемах.
Целью данной курсовой является освоение методики проектирования зеркальных параболических антенн: определение их основных электродинамических параметров и конструктивный расчет. В курсовой работе определение поля излучения параболической антенны производится апертурным методом, который широко применяем при проектировании зеркальных антенн.
Техническое задание
Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта Тафу и КПД.
1. расчет геометрических параметров параболоида:
2. диаметров раскрыва;
3. оптимизация геометрии антенны по максимальному отношению сигнал/шум;
4. аппроксимация аналитического вида ДН облучателя функцией вида cosn/2φ и выбор числа n;
5. определение угла раскрыва и фокусного расстояния.
Расчет геометрических и электродинамических параметров облучателя.
1. Расчет распределения поля в апертуре зеркала.
2. Расчет ДН параболической антенны.
3. Вычисление шумовых температур антенной системы.
Расчет полного коэффициента использования площади, эффективной площади, КНД и КУ антенны.
Конструктивный расчет антенны:
1. расчет профиля зеркала;
2. выбор конструкции зеркала;
3. определение допусков на точность изготовления зеркала и установки облучателя.
Сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков, выработка рекомендации для обеспечения соответствия этих уровней.
Исходные данные
Рабочая частота f – 1,4 ГГц
Ширина ДН на уровне половины мощности 2Q0,5Н – 57 мрад
Ширина ДН на уровне половины мощности 2Q0,5Е – 62 мрад
Тип облучателя – Рупор пирамидальный
Уровень боковых лепестков – 19дБ
Средняя яркостная температура неба ТНСР – 7 °К
Температура шумов приёмника Тпр – 2300 °К
Длина фидерной линии lф – 7 м
Определение геометрических размеров параболического зеркала
Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта Тафу и КПД.
Из справочника выберем кабель типа РК–75–60–62 с коэффициентом затухания для f = 1,4 ГГц,
Таблица 1
Основные хар-ки | РК 75-60-62 |
Номинальное волновое сопротивление, Ом | |
Макс. рабочая частота, ГГц | 1,5 |
Коэф. затухания на частоте: 100 МГц, дБ/м / 800 МГц, дБ/м | 0,005 0,020 |
КСВHmax в диапазоне частот (40–800 МГц), не более | 1,2 |
Допускаемая мощность на частоте: 100 МГц, кВт / 800 МГц, кВт | |
Макс. наружный диаметр, мм | |
Номинальная масса, кг/м | 2,4 |
Радиус 5-кратного изгиба, мм |
Определение шумовой температуры фидерного тракта Тафу и КПД производится по формулам
Тф=67°alф
Тф =67*0,07*7=32,83°К
где a-коэффициент затухания линии передачи [дБ/м]
lф-длина фидерой линии [м]
Т0=290°К
Вычисление шумовой температуры антенной системы выполняется по формулам:
где, u=0,02 – коэффициент, учитывающий «переливание» части мощности облучателя через края зеркала.
n – определяется типом облучателя: рупор пирамидальный – n=6, R0/f0=0.9, ν=0.81.
T=Ta+Tпр=113.98+2300=2413.98°К