Анализ зигзагообразной приемной антенны

Скачать

Конструкция антенны и схема питания. Расчет диаграммы направленности и коэффициента усиления антенны. Расчет дальности приема на всех каналах. Определение входного сопротивления и коэффициента стоячей волны. Расчет низкочастотного фильтра прототипа.

Размер: 644,3 K
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Расчетный проект волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения
Структура волноводного тракта приемной антенны спутникового телевидения. Выбор и обоснование схемы построения устройства. Расчет устройства, волноводо...

Расчет приемной антенны
Расчет основных электрических характеристик схемы питания и направленных свойств антенн, входящих в состав спутниковых систем радиосвязи, телевидения...

Приемная антенна для СТВ
Расчет параболической приемной антенны для СТВ. Расчет облучателя. Расчет параболоида. Расчет диаграммы направленности. Расчёт G антенны. Расчет приня...

Приемная антенна для космической линии связи
Расчет КПД фидера. Выбор типа и схемы питания приемной антенны, определение ее геометрических размеров и коэффициента усиления. Расчет диаграммы напра...

Проектирование фазированных антенных решеток
Структурная схема модуля приемной активных фазированных антенных решеток. Расчёт относительного уменьшения возбуждения на краю антенны. Энергетический...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

АНТЕННА ЗИГЗАГООБРАЗНАЯ, ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ, КСВ, ДАЛЬНОСТЬ, ФИЛЬТР, ПРОТОТИП, ЗАТУХАНИЕ.

Цель работы - провести анализ зигзагообразной антенны, определить дальность ее приема в дециметровом диапазоне, рассчитать полосовой фильтр для работы в тракте передачи от антенны к приемнику.

Курсовой проект выполнен с помощью математического пакета MathCad 2000. Пояснительная записка выполнена в текстовом редакторе Microsoft Word 2000.

Содержание

1 Введение

2 Основная часть

2.1 Общие сведения

2.2 Конструкция антенны и схема питания

2.3 Выбор размеров антенны

2.4 Расчет диаграммы направленности и коэффициента усиления антенны

2.4.1 Диаграмма направленности в вертикальной плоскости

2.4.2 Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости

2.4.3 Коэффициент направленного действия (КНД)

2.5 Расчет дальности приема на всех каналах

2.6 Расчет входного сопротивления

2.7 Расчет коэффициента стоячей волны

2.8 Расчет ППФ и его АЧХ

2.8.1 Расчет низкочастотного фильтра прототипа

2.8.2 Расчет ППФ

2.8.3 Реализация ППФ

2.8.4 Расчет АЧХ

3 Заключение

Список используемых источников

Приложение А. Диаграммы направленности зигзагообразной антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях (L/=0.25 0.5 0.8)

Приложение Б. Зависимости затухания от расстояния (для 29 канала)

Приложение В. Зависимости входного сопротивления антенны и КСВ от длины волны

Приложение Г. АЧХ фильтров

Приложение Д. Топологическая схема ППФ

1 Введение

Неотъемлемыми составными частями современных радиотехнических средств являются антенные системы и обслуживающие их тракты СВЧ. Назначение передающей антенны состоит в преобразовании направляемых электромагнитных волн, распространяющихся от передатчика по линиям передачи тракта, в расходящиеся электромагнитные волны свободного пространства. Приемная антенна, напротив, преобразует падающие на нее свободные пространственные волны в направляемые по линиям передачи волны, поступающие в приемный тракт.

К антеннам современных радиосистем предъявляют много требований, среди которых решающее значение имеют два. Первое требование - направленность действия, т.е. распределение электромагнитной мощности в пространстве по определенному закону. Второе требование - излучение или радиоприем должны сопровождаться минимальными потерями электромагнитной мощности на нагрев проводников и диэлектриков антенны, т.е. антенна должна иметь высокий КПД.

Весьма важное значение в функционировании радиосистем имеют тракты СВЧ, соединяющие антенны с передающей или приемной радиоаппаратурой. Тракт осуществляет канализацию электромагнитных волн, обеспечивает правильный режим работы выходных и входных цепей передатчика и приемника, выполняет предварительную частотную фильтрацию сигналов.

Цель данной работы систематизирование знаний студентов полученные при изучении дисциплин «Антенны и устройства СВЧ» и «Распространение электромагнитных волн и сигналов». Для чего необходимо сконструировать антенну, исследовать ее, спроектировать ППФ, а также определить дальность прием для этой антенны при заданных в задании условиях.

2 Основная часть

2.1 Общие сведения

Зигзагообразная антенна является широкополосной. В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает сравнительно постоянными параметрами, удовлетворительно согласуется с кабелем, а ее коэффициент усиления изменяется незначительно. Одно из достоинств антенны - простота изготовления в домашних условиях из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна была описана в радиолюбительской литературе К.П.Харченко в 1961 году, а ее разновидности многократно публиковались в последующие годы.

2.2 Конструкция антенны и схема питания

Полотно зигзагообразной антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рисунок 2.1), соединенные электрически параллельно.

Рисунок 2.1 Схематическое изображение зигзагообразной антенны

Она хорошо согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем без использования согласующих и симметрирующих устройств в диапазоне частот примерно с двухкратным перекрытием, т.е. может обеспечить прием программ 21-39-го или 40-60-го каналов. Для улучшения направленных свойств антенны ее располагают возле экрана рефлектора, причем полотно можно закрепить к экрану не только с помощью диэлектрических, но и металлических стоек, соединяя их с рамками антенны в точках нулевого потенциала.

Для формирования диаграммы направленности антенны необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены друг относительно друга. Зигзагообразная антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которым непосредственно подключается фидер. Благодаря такой конструкции антенны, ее проводники возбуждаются так, что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора напряженности электрического поля Е на рисунке показана стрелками.

Рисунок 2.2 Схема питания зигзагообразной антенны

Так как в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то эти точки являются точками нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании антенны коаксиальным кабелем. Кабель прокладывается через точку нулевого потенциала П и по дву проводникам полотна антенны подводится к точкам ее питания (рисунок 2.2).

Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны (той, где проложен кабель), а центральный проводник - с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно подвязать кабель к полотну антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.

Зигзагообразная антенна удобна тем, что простота ее позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при ее изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Антенна устанавливается так, чтобы направление на телецентр было перпендикулярно плоскости полотна.

2.3 Выбор размеров антенны

Рисунок 2.3 Зависимость КНД и КБВ от l/ для зигзагообразной антенны

Кривые, показанные на рис 2.3, характеризуют зависимость КНД и КБВ от отношения l/ в 75-омном кабеле для зигзагообразной антенны. С помощью этих графиков можно построить зигзагообразную антенну, имеющую максимальный КНД на заданной частоте.

Полотно антенны изготавливается обычно из металлических полосок. Ее входное сопротивление в диапазоне частот в значительной степени зависит от поперечных размеров проводников, из которых выполнено полотно. Чем толще (шире) проводники, тем лучше согласование антенны с кабелем. Вообще же для полотна зигзагообразной антенны пригодны проводники самого различного профиля - трубки, пластины, уголки и т.п.

Рабочий диапазон зигзагообразной антенны можно расширить в сторону более низких частот без увеличения размера l путем образования дополнительной распределительной емкости проводников ее полотна, а общие размеры, выраженные через максимальную длину волны рабочего диапазона уменьшить. Достигается это перемыканием части проводников антенны дополнительными проводниками, которые и создают дополнительную емкость.

Для улучшения направленных свойств антенны, состоящей из зигзагообразного полотна, применяют плоский экран-рефлектор, который часть высокочастотной энергии, падающей на него, отражает в сторону полотна антенны. В плоскости полотна фаза высокочастотного поля, отраженного рефлектором, должна быть близка к фазе поля, создаваемого самим полотном. В этом случае происходит требуемое сложение полей и экран рефлектор примерно удваивает первоначальный коэффициент усиления антенны.

Как правило, размеры экрана значительны и фаза отраженного поля зависит. Главным образом, от расстояния S. На практике редко выполняют рефлектор в виде сплошного металлического листа. Чаще всего он представляет собой ряд проводников, расположенных в одной плоскости параллельно вектору напряженности электрического поля Е.

Длина проводников зависит от максимальной длины волны рабочего диапазона макс и размеров активного полотна антенны, которое не должно выступать за пределы экрана. В плоскости вектора Е рефлектор обязательно должен быть несколько больше половины макс. Чем толще проводники, из которых делают рефлектор, и чем ближе они расположены друг к другу, тем меньшая часть энергии, падающей на него, просачивается в заднее полупространство.

Зигзагообразная антенна с рефлектором имеет одностороннюю диаграмму направленности в виде вытянутых эллипсов как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, причем задний лепесток практически отсутствует. В более широком диапазоне частот диаграмма направленности в вертикальной плоскости становится уже.

По конструктивным соображениям эк...