- •1 Выбор и обоснование типа антенно-фидерного устройства
- •2 Выбор геометрических размеров антенны
- •3 Расчет диаграммы направленности в плоскостях е и н
- •4 Расчет коэффициента усиления антенны
- •5 Расчет входного сопротивления антенны и элементов ее согласования и настройки
- •6 Расчет потерь в питающем фидере
- •7 Расчет зависимости напряженности поля поверхности волны от расстояния до границы зоны уверенного приема
2 Выбор геометрических размеров антенны
По ранее описанным условиям, выберем соответствующие геометрические размеры антенны.
Высота антенны:
Н= м (2.1)
Расстояние между антенной и пассивным рефлектором:
м (2.2)
Материал для изготовления антенны - стальные трубы. Параметры труб: диаметр 168 мм, высота равна высоте антенны, стороны сечения a= 1,35 м. Число углов в сечении мачты n=3.
Площадь треугольника в основании антенны:
м2 (2.3)
Радиус окружности, описанный вокруг сечения мачты:
м (2.4)
Высота секций: 5 м.
Антифединговый диапазон:
м (2.5)
Длина оттяжек:
Lот=0,35λ=80,769 м (2.6)
Расстояние от опорного изолятора до анкера возьмем равным 50 метрам.
Длина отрезков между изоляторами в оттяжке: 28,84 метров.
3 Расчет диаграммы направленности в плоскостях е и н
Д иаграмма направленности в плоскости Е:
Рисунок 3.1 - Диаграмма направленности в плоскости Е
Диаграмма направленности в плоскости Н:
Рисунок 3.2 - Диаграмма направленности в плоскости Н
4 Расчет коэффициента усиления антенны
Коэффициент усиления антенны находится из произведения коэффициента полезного действия антенны и коэффициента направленного действия антенны: G=ŋ×D, где кпд антенны ŋ находится из формулы:
В знаменателе выражения записано полное сопротивление антенны, отнесенное к пучности и состоящее из сопротивления излучения R∑п и сопротивления потерь Rn.
Ом [2;140]
где А – коэффициент, учитывающий качество заземления, λrab - рабочая длина волны, λ – собственная длина волны антенны. Так как у нас хорошее заземление А=1,5 Ом.
м (4.3)
Ом
(4.4)
Теперь можем определить кпд: (4.5)
Кнд, определенный ранее по диаграмме направленности, равен:
(4.6)
Зная коэффициент полезного действия антенны и коэффициент направленного действия антенны, можем определить коэффициент усиления антенны:
(4.7)
5 Расчет входного сопротивления антенны и элементов ее согласования и настройки
Для определения входного сопротивления антенны нужно найти Сопротивления излучения антенны и реактивную составляющую. Для нахождения сопротивления излучения антенны нам нужно знать волновое сопротивление несимметричного вибратора. Так как H ≥0.5, то будем использовать формулу, приведенную ниже:
(5.1),
где = м (5.2)
(5.3)
Теперь можем найти сопротивление излучения антенны:
,(5.4)
где (5.5)
(5.6)
(5.7)
Реактивная составляющая находится по формуле:
=449.787 Ом (5.8)
Получаем входное сопротивление антенны:
(5.9)
(5.10)
Так как у нас ,значит, реактивная составляющая входного сопротивления будет носить индуктивный характер. Для компенсации реактивной составляющей входного сопротивления последователь с ней включают укорачивающий конденсатор .
При включении Сук соответственно резонансная длина волны контура уменьшается, и конденсатор называют укорачивающим.
Сук находится по формуле:
(5.11)
Действие реактивной составляющей устранили. Но в нашем случае, ≠Wф, значит, чтобы настроить антенну в резонанс, то есть согласовать антенну с фидером, будем между ними устанавливать трансформатор сопротивлений.
В качестве трансформатора будем применять реактивный четырехполюсник (рисунок 2).
Рисунок 5.1 - Четырехполюсник
Задача трансформатора заключается в трансформации входного сопротивления антенны Rа в волновое сопротивление фидера Wф. Для того, чтобы в фидере существовала бегущая волна, сопротивление в точках 2,2 должно быть активным и равняться Wф:
R2,2=Wф; X2,2=0. (5.12)
Проводимость в точках 1,1:
(5.13)
сопротивление в точках 1,1
(5.14)
или
. (5.15)
Согласно (5.12)
Wф (5.16)
- =ωL. (5.17)
Из (5.15), (5.16) и (5.17) соответственно
(5.18)
(5.19)
(5.20)
Получаем для согласования емкость
(5.21)
и индуктивность
(5.22)