Антенно-фидерные устройства

Устройство, основные характеристики и параметры конструкций антенн, применяемые в железнодорожных радиостанциях. Разновидности симметричных и несимметричных вибраторов, способы их питания. Распространение тока и напряжения вдоль четвертьволнового штыря.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Размещено на

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Задача №1: Симметричный вибратор

Задача №2: Диско-конусная антенна

Задача №3: Четвертьволновый штырь

Список литературы

Введение

Расширение круга задач, решаемых современной радиоэлектроникой, а также их усложнение, стимулировало в последнее десятилетие интенсивное развитие теории и техники антенн. Основные области использования радиоэлектроники - связь, телевидение, радиолокация, радиоуправление, радиоастрономия, а также системы определения государственной принадлежности, инструментальной посадки, радиоэлектронного противодействия и другие невозможные без применения антенн с различными характеристиками. В процессе развития антенн они усложнялись, появлялись принципиально новые их классы, расширялись выполняемые функции, и антенны зачастую превращались из простых взаимных устройств в сложные динамические системы, содержащие в большинстве случаев сотни, тысячи различных элементов.

Конструктивно антенны в процессе развития также существенно видоизменялись. Наряду с проволочными вибраторными антеннами, созданными на первых этапах развития, широко распространены антенны бегущей волны, фазированные антенные решетки (ФАР), активные ФАР, антенны с обработкой сигнала и другие. Разработаны щелевые, импедансные, диэлектрические, ферритовые, печатные и другие типы конструктивного исполнения антенн.

Целью этой курсовой роботы является изучение устройства, основных характеристик и параметров ряда конструкций антенн, применяемых в железнодорожных радиостанциях.

Задача №1: Симметричный вибратор

Симметричный вибратор представляет собой прямолинейный проводник, у которого в симметричных (относительно середины) точках токи равны по величине и имеют одинаковое направление в пространстве. На рис.1. показан пример распределения тока, характерного для симметричного вибратора. Здесь в симметричных точках Z и -Z выполняется условие Iz=I-z. Стрелки на рисунке показывают, что токи в указанных симметричных точках имеют одинаковое направление. Естественно, что это направление показано для некоторого момента времени.

Рис.1

На рис. 2. показаны диаграммы направленности симметричных вибраторов с разным соотношением L/l. Указанные фигуры представляют собой диаграммы направленности в плоскости, проходящей через ось вибратора. Пространственные диаграммы направленности представляют собой поверхности тел вращения, образуемых при вращении каждой кривой вокруг оси вибратора.



Рис. 2

Рассмотрение рис.3.2. показывает, что пока полная длина вибратора (2L) не превосходит длины волны (или точнее 1,25l), максимум диаграммы излучения получается в направлениях, перпендикулярных оси вибратора. При 2L<=l в диаграммах отсутствуют боковые лепестки. Когда L становится большим, чем l, в диаграмме появляются боковые лепестки, а уже при 2L=3/2l направления максимума диаграммы излучения получаются не в направлениях, перпендикулярных к оси вибратора, а под углом к ней, примерно равным 400. При значительном увеличении отношения l/L максимум диаграммы прижимается к оси провода. Излучение вдоль оси вибраторов отсутствует при любых длинах.На практике часто используются антенны, состоящие из большого числа идентичных вибраторов - многовибраторные антенны. Многовибраторная антенна представляет собой так называемую решетку излучателей. Решетки же из вибраторов (многоэтажная синфазная антенна и антенна "волновой канал") являются достаточно простыми. Существует большое разнообразие симметричных и несимметричных вибраторов и способов их питания.

Во всех случаях к вибраторам предъявляются требования: возможная простота конструкции и эксплуатации, высокий КПД, относительно широкая полоса пропускаемых частот, высокие пробивные электрические напряжения (для передающих антенн), устойчивый режим работы во времени).

Исходные данные:

e = 1,2 м

Сопротивление излучения рассчитываем по формуле:

где

, откуда

Нормированная диаграмма направленности антенны рассчитывается по формуле:

Где ,

- угол, отсчитываемый от оси вибратора.

угол	cos?	cos(k*l*?)	cosk*l	sin?	F(?)
0	1	0,9995	0,99945889	0	0
15	0,966	0,9995		0,2588	0,000140
30	0,866	0,9996		0,5	0,000270
45	0,707	0,9997		0,7071	0,000382
60	0,5	0,9999		0,8660	0,000468
75	0,259	1		0,9659	0,000523
90	0	1		1	0,000541
105	-0,259	1		0,9659	0,000523
120	-0,5	0,9999		0,8660	0,000468
135	-0,707	0,9997		0,7071	0,000382
150	-0,866	0,9996		0,5	0,000270
165	-0,966	0,9995		0,2588	0,000140
180	-1	0,9995		0	0

Диаграмма направленности вибратора:

Задача №2: Диско-конусная антенна

Такая антенна является широкополосной и применяется в железнодорожных радиостанциях метровых и дециметровых диапазонов радиоволн. Диаметр питающего кабеля, включенного между конусом и диском, определяет диаметр площадки при вершине конуса. Чаще всего кабель проходит внутри трубы определенного диаметра.

Дискоконусная антенна представляет собой вертикальный вибратор, который охватывает широкую полосу частот благодаря своей особой форме. Как и любой вертикальный вибратор, она, являясь круговым горизонтальным излучателем, характеризуется круговой диаграммой направленности в горизонтальной плоскости и диаграммой полуволнового вибратора в виде восьмерки в вертикальной плоскости .

Дискоконусная антенна состоит из металлического конуса с диском на вершине. Ее относят к антеннам с верхним питанием, которые снабжены концевой емкостью в виде диска и конусообразным внешним проводником.

В своем исходном виде дискоконусные антенны применяются только в дециметровом диапазоне. Такая антенна является широкополосной и применяется в железнодорожных радиостанциях метровых и дециметровых диапазонов радиоволн. В дециметровом и метровом диапазонах дискоконусная антенна представляет жесткую конструкцию, где образующие выполнены в виде медных трубок определенного диаметра.

В диапазонах коротких волн используются преимущественно «скелетные» формы, когда металлические поверхности заменяются фигурами из металлических прутков, полос, трубок или проводов (рис. 3).

Тем самым обеспечивается существенное снижение веса и ветрового сопротивления антенны, а также затрат на ее изготовление без заметного ущерба для электрических свойств.

вибратор четвертьволновый штырь радиостанция



Рис.3 Дискоконусная антенна и ее разновидности: а - однородная; б - скелетная; в - смешанная

Для установления дальних радиосвязей в диапазонах...