26

Министерство образования Российской Федерации

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ

УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

(ТУСУР)

Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧ и КР)

Антенна РРЛ и ППФ

Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине

"Устройства СВЧ и антенны"

Выполнила студент группы

_____________

"___"________

Принял: доцент каф. СВЧиКР

_________

“__”________

Реферат

Пояснительная записка содержит стр. 27, 7 рисунков , приложения 2.

АНТЕННА РУПОР,ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ, РАЗМЕРЫ

В курсовом проекте была рассчитана РПА и ППФ на МПЛ.

Курсовой проект выполнен с использованием текстового редактора Microsoft World 2001 и MathCAD 2001 Professional.

Содержание

1 Введение _________________________________________________

2 Расчет конструктивных параметров приемной антенны __________

2.1 Геометрические размеры _________________________________

2.2 Расчет КНД ____________________________________________

2.3 Расчет коэффициента усиления и КПД антенны ______________

2.4 Расчет диаграммы направленности _________________________

2.5 Оценка максимальной дальности с учетом атмосферы и земли __

3 Расчет ППФ и его АЧХ ______________________________________

3.1 Расчет низкочастотного фильтра прототипа _________________

3.2 Расчет ППФ ____________________________________________

3.3 Реализация ППФ ________________________________________

3.4 Расчет АЧХ ____________________________________________

4 Заключение ________________________________________________

Список используемых источников _______________________________

Приложение А _______________________________________________

Приложение Б _______________________________________________

1 Введение

Рупорно-параболические антенны широко распространены на РРЛ как в нашей стране так и за рубежом. Эти антенны обладают высоким коэффициентом использования поверхности, широкополосным согласованием и, что особенно важно, низким уровнем боковых лепестков. В РПА наиболее просто может быть осуществлено совмещение диапазонов.

Рупорно-параболическая антенна – это модификация параболической антенны. Она состоит из пирамидального или конического рупора, соединенного с неосесимметричным параболическим зеркалом. Соединение облучающего рупора с параболическим зеркалом в единую металлическую систему устраняет возможность непосредственного приема (излучения) энергии излучателем, что обеспечивает резкое ослабление приема сигналов, с направлением, противоположным основному. У рупорно-параболической антенны отсутствуют потери энергии на пути от облучателя к зеркалу, т.к. рассеивающие металлические конструктивные элементы в раскрыве такой антенны отсутствуют. Энергия рассеивается лишь на элементах конструкции крышки, защищающей антенну от атмосферных осадков.

Облучатель в РПА вынесен из поля действия отраженных от параболоида лучей, а питающий волновод присоединяется к рупору через переход с плавно меняющимся сечением.

2 Расчет конструктивных параметров приемной антенны

В данном проекте рассматривается широко используемая на РРЛ РПА-2П, поэтому возьмем ее геометрические размеры из справочника [8].

2.1 Геометрические размеры

,

см ,

см ,

см ,

см ,

см .

Площадь раскрыва РПА .

Для РПА-2П м² .

2.2 Расчет КНД

КНД передающей антенны в данном направлении называется отношение квадрата напряженности поля, созданного антенной в данном направлении, к среднему по всем направлениям значению квадрата напряженности поля.

Для апертурных антенн

,

где S – площадь раскрыва ; k_исп – коэффициент использования.

Для рупорно-параболической антенны можно считать, что k_исп = 0.6  0.7 .

Возьмем k_исп = 0.65 . Рассчитываем

.

2.3 Расчет коэффициента усиления и КПД антенны

КПД передающей антенны называют отношение излученной мощности к мощности, подведенной к антенне.

Рассчитаем КПД передающей антенны :

,

Вт .

Коэффициентом усиления передающей антенны называют отношение мощности, подводимой к ненаправленной (изотропной) антенне с КПД, равным единице, к мощности, подводимой к данной антенне, при условии одинаковой напряженности в месте приема.

Рассчитаем коэффициент усиления антенны :

.

2.4 Расчет диаграммы направленности

Как показывает анализ [2], диаграмма направленности рупорно-параболической антенны в горизонтальной плоскости для горизонтальной поляризации определяется равенствами :

,

где ,,2a - средняя ширина раскрыва РПА,

B - высота раскрыва, и- углы раствора рупора.

Построим график

2.5 Оценка максимальной дальности с учетом атмосферы и земли

Расчет трасс РРЛ производится при их проектировании, реконструкции и иногда в условиях эксплуатации.

Принципиального различия в распространении метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн нет. Однако по мере укорочения длины волны на распространение радиоволн начинают всё в большей степени влиять рельеф местности, различного рода строения, а также метеорологические условия. Кроме того, в миллиметровом диапазоне и коротковолновой части сантиметрового диапазона волн происходит поглощение волн в гидрометеорах (дождь, туман, град, снег) и газах атмосферы.

Влияние поверхности земли и тропосферы учитывается множителем ослабления V.

В общем случае формула для расчета мощности сигнала на входе приемника имеет вид:

P_пр=P_0прV²,

где P_0пр-мощность на входе приемника.

V_дБ=20lg(P_пр/P_0пр)=20lg(50/10^-12)=273.

P_пр=P_0прV²=10^-12273²=7,5*10^-8 Вт

P_пр=P_0прD²(/4Пr)².

где P_пр –мощность передатчика

Рассчитаем максимальную дальность с учетом множителя ослабления:

км