МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ АЭРОКОСМИЧЕСКОГО ПРИБОРОСТРОЕНИЯ»

КАФЕДРА ИНФОРМАЦИОННО-СЕТЕВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ

КУРСОВАЯ РАБОТА (ПРОЕКТ) ЗАЩИЩЕНА С ОЦЕНКОЙ

РУКОВОДИТЕЛЬ

				Федорова Л. А.
должность, уч. степень, звание		подпись, дата		инициалы, фамилия

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

стержневая диэлектрическая антенна

РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ

СТУДЕНТ ГР.	2115				Батукаев М. С.
			подпись, дата		инициалы, фамилия

Санкт-Петербург 2014

Содержание

1)Введение 3

2)Структурная и принципиальная схемы антенно-фидерного тракта 7

3)Выбор типа линии передачи 9

4) Расчет геометрических размеров облучателя и решетки. 10

5) Расчет ДН облучателя в главных плоскостях 12

6)Расчет ДН решетки в главных плоскостях и КУ 16

7) Расчет элементов фидерного тракта 17

8) Схема питания 19

9) Конструкция излучателя 21

10) Заключение 22

1) Введение

Антенны применяются как для излучения, так и для приема электромагнитных волн.

Предающая антенна – это элемент предающей радиостанции, который преобразует энергию токов высокой частоты в энергию электромагнитных волн и излучает их в заданных направлениях.

Приемная антенна выполняет обратную функцию: она преобразует энергию электромагнитных волн в энергию токов высокой частоты, обеспечивая при этом выделение волн, приходящих с заданных направлений.

В настоящее время существует большое многообразие различных антенн, в данной курсовой работе требуется спроектировать линейную решетку стержневых диэлектрических антенн, которая собрана из стержневых диэлектрических антенн.

Основными элементами стержневых диэлектрических антенн являются диэлектрический стержень 1(рис.1), металлическая обойма 2 и фидерная линия 3. Применяются стержни прямоугольного и круглого сечения. наряду со стержнями применяются диэлектрические трубки.

Поперечное сечение стержней, как правило, сужается от обоймы к свободному концу, а трубок – чаще остается постоянным по всей длине. Коническая форма стержня обусловлена тем, что в этом случае антенна хорошо согласуется со свободным пространством.

Из-за конструктивных и технологических преимуществ больше распространены трубки и стержни круглого сечения. Внутренняя полость металлической обоймы возбуждается при помощи коаксиального фидера или волновода и сама является, по сути, отрезком волновода, в свою очередь обойма возбуждает диэлектрический стержень, который является по сути своей диэлектрическим волноводом.

Стержневые диэлектрические антенны применяются на границе сантиметрового и дециметрового диапазонов в полосе частот от 2 до 10 ГГц.

Из теории диэлектрических волноводов известно, что в них могут распространяться как симметричные так и не симметричные волны. Симметричные волны, как правило, не используются в стержневых диэлектрических антеннах, т.к. в следствии осевой симметрии они не излучают вдоль оси стержня. Наиболее благоприятным для излучения энергии является тип волны , конфигурация электрического поля для этого типа волны изображена на рис.2:

С помощью одного стержня удается сформировать диаграмму направленности (ДН) шириной не меньше 20-25 градусов. В случае если данная ширина ДН не удовлетворяет предъявленным требованиям, то используют решетку из диэлектрических излучателей, в которой стержневые диэлектрические антенны являются отдельными излучателями.

Преимуществом диэлектрических антенн является малые поперечные размеры и простота конструкции. Диэлектрические антенны являются антеннами бегущей волны, поэтому сужение ДН таких антенн происходит за счет увеличения продольных, а не поперечных размеров. Это особенность позволяет размещать не выступающие диэлектрические антенны на гладкой поверхности фюзеляжей летательных аппаратов, что положительно сказывается на аэродинамических качествах.

Недостаток в том, что в диэлектрике существуют потери, которые ограничивают излучение больших мощностей.

2) Структурная и принципиальная схемы антенно-фидерного тракта

Рисунок 2.1 - Структурная схема радиотехнической системы.

АУ – антенное устройство. Преобразование направляемых ЭМ волн, движущихся от генератора по фидерной линии ко входу антенны, в расходящиеся ЭМ волны свободного пространства (для передающей антенны). Преобразование падающих свободных волн в направляемые волны фидера, подводящих принятую мощность ко входу приемника (для приемной) [3]

ВС по УМ – вращающееся сочленение по углу места. Осуществляет вращение АУ по углу места.

ВС по азимуту – вращающееся сочленение по азимуту. Осуществляет вращение АУ по азимуту.

АП – антенный переключатель. Переводит АУ в режим передачи/приема.

Передатчик – источник сигнала, модулятор,

Приемник – приемник сообщения (сигнала).

Рисунок 2.2 – Принципиальная схема антенно-фидерного тракта

На рисунке 2.2 показана принципиальная схема антенно-фидерного тракта. ЭМ колебания СВЧ от генератора поступают в коаксиальный кабель. Для поворота волноводного тракта используются поворотные секции. Для обеспечения вращения АУ, устраиваются переходные устройства от коаксиального кабеля к круглому волноводу и вращающееся сочленение.

4 9 2 10

6

7

90

4 9

3 2 5 2 4 2 4 2 .

6 Ось вращения

1 90

1 3 Приёмник

Генератор

Рис. 2 Пример схемы волноводного тракта антенны радиолокационной станции

1-элемент связи, 2-прямоугольный волновод, 3-поршень, 4-фланцы, 5-антенный переключатель, 8-изогнутые секции, 7-переходные устройства, 8-вращающееся сочленение, 9-соглосование отдельных участков волноводного тракта, 10-стержневой или плоский

3) Выбор типа линии передачи

В аппаратуре сантиметровых и миллиметровых волн в качестве линий передачи наибольшее применение находят волноводы круглого сечения с использованием поля основного типа Н_11.

Благодаря отсутствию изоляторов внутри волноводов, отсутствуют потери и отражения, связанные с этими изоляторами. В связи с меньшей концентрацией токов на внутренних поверхностях стенок волноводы обеспечивают передачи энергии с меньшими потерями. Благодаря большим размерам поперечного сечения , чем в кабелях, волноводы обладают значительно большей электрической прочностью и позволяют передавать большие мощности. Металлические волноводы отличаются сравнительной простотой изготовления, как следствие, дешевизной.

От генератора до волновода в качестве линии передач будет использоваться коаксиальный кабель для уменьшения веса и упрощения конструкции. В линии передач так же будут использоваться сплиттеры для разделения мощности в равной степени на каждую стержневую антенну.