Ромбічна антена для магістрального звязку

 

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ  ІНСТИТУТ»

ФІЗИКО-ТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ

Кафедра фізико – технічний  засобів захисту інформації

 

 

 

 

 

Розрахункова  – графічна робота

з дисципліни «Поля і хвилі  в системах ТЗІ 3»

«Ромбічна антена для магістрального звязку»

Варіант № 10.2

 

 

 

 

Виконав:

студент ІІІ курсу

групи ФЕ – 87

 

Перевірив:

доц. Зінченко С.А.

 

 

Київ – 2012

ЗАВДАННЯ НА РОЗРАХУНКОВУ – ГРАФІЧНУ РОБОТУ

Спроектувати ромбічну антену з наступними параметрами:

• Частота сигналу – 14 МГц;
• Коефіцієнт перекриття діапазону – 2.0;
• Кут нахилу променя – 20 градусів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

Перелік скорочень4

Вступ5

1. Розрахунок геометричних розмірів антени6

2. Визначення направлених  властивостей антени8

2.1. Визначення діаграми  направленості8

2.2 Визначення КП та  КНД10

Висновки11

Перелік використаних джерел6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

ДН – діаграма направленості;

КП – коефіцієнт підсилення;

КНД – коефіцієнт направленої  дії;

ККД – коефіцієнт корисної дії.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Діапазон декаметрових хвиль  є основним для організації дальнього  зв’язку та дальнього радіомовлення. Також широке використання декаметрових хвиль пов’язане з рухомими об’єктами, такими як морські кораблі чи літальні апарати, у радіонавігації, загоризонтній  радіолокації. Головну роль у процесі  розповсюдження у декаметровому  діапазоні відіграє просторова хвиля, що утворюється за рахунок однократного чи багатократного відбиття послідовно від іоносфери та від земної поверхні.

Тому головна пелюстка ДН антени у горизонтальній площині  повинна бути відхилена від горизонталі  на деякий кут.

Ромбічна антена відноситься  до основного типу антен декаметрового  діапазону та відноситься до числа  гостронаправлених діапазонних  антен.

Ромбічна антена виконується  у вигляді системи дротів, що розташовані  по сторонах ромбу (найчастіше у горизонтальній площині).

Використовується у магістральних  зв’язках, у якості направленої  передавальної або прийомної  антени для радіозв’язку та радіомовлення.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ АНТЕНИ

Геометрію ромбічної антени показано на рисунку 1.1.

Рисунок 1.1 Геометрії ромбічної  антени

Знайдемо довжину хвилі:

λ₀=c/f₀=3∙10⁸/(14∙10⁶)=21.4 м.

Оптимальні розміри ромбічної антени можна визначити, проаналізувавши її ДН у вертикальній площині.

Із умови максимуму  першого множника визначимо оптимальне значення половини тупого кута ромбу:

,       (1.1)

де θ_m – кут нахилу променя.

Із (1.1) отримуємо:

sin = cosθ_m.

Отже, Φ=90^◦ - θ_m = 90^◦ - 20^◦ = 70^◦.

Із геометрії ромбу  слідує, що половина гострого кута ромбу  рівна:

φ₀ = θ_m = 20^◦.

Визначимо оптимальне значення сторони ромбу із умови максимуму  другого множника:

 

Після перетворень отримуємо:

 

Визначимо оптимальну висоту підвісу антени із умови максимуму  третього множника:

sin (kH sin (θ_m)) = 1.

Отримуємо:

H = λ₀/(4 sin θ_m) = 21.4/(4 sin 20^◦)= 15.6 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ВИЗНАЧЕННЯ НАПРАВЛЕНИХ  ВЛАСТИВОСТЕЙ АНТЕНИ

2.1. Визначення діаграми  направленості

ДН ромбової антени у горизонтальній площині        ( при θ = 0) розраховується за формулою:

 

 

ДН антени у горизонтальній площині показана на рисунку 2.1.

Рисунок 2.1 ДН у горизонтальній площині

 

ДН у вертикальній площині (при φ=0) розраховується за формулою:

 

ДН антени у вертикальній площині показано на рисунку 2.2.

Рисунок 2.2 Діаграма направленості  у вертикальній площині

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2. Визначення КП та  КНД.

Визначимо опір випромінювання одної сторони ромбу:

 

Максимальний КП визначається за формулою:

 

Визначимо ККД за формулою:

 

Обчислимо КНД за формулою:

D = G/η = 44.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВКИ

У ході виконання роботи було спроектовано ромбічну антену із заданими параметрами.

Було визначено її геометричні  розміри, КНД та КП та побудовано ДН у горизонтальній та вертикальних площинах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

 

1. Жук М. С. проектирование  линзовых, сканирующих, широкодиапазонных  антенн и фидерных устройств.  – М.: Энергия, 1973.

2. Лобкова Л. М. Проектирование антенн и устройств СВЧ: Учеб. пособие для вузов. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002.

3. Айзенберг Г. З. и  др. Коротковолновые антенны –  М.: Радио и связь, 1985.