Електричний та конструктивний розрахунок параболоїда обертання

Конструкція та принцип дії параболоїда обертання. Розрахунок пірамідального рупору. Побудова діаграми направленості антени та вибір стандартного хвилевода. Пропозиції по конструктивному виготовленню та особливості застосування у військових умовах.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Курсова робота з навчальної дисципліни

"Пристрої надвисоких частот та антени"

на тему: "Електричний та конструктивний розрахунок параболоїда обертання"



Зміст

Вихідні данні

1. Конструкція, принцип дії параболоїда обертання

2. Конструктивний розрахунок параболоїда обертання

3. Конструктивний розрахунок пірамідального рупору

4. Розрахунок діаграми направленості антени

5. Вибір стандартного хвилевода

6. Пропозиції по конструктивному виготовленню та особливості застосування у військових умовах

Висновок

Література

параболоїд обертання рупор хвилевод



1. Вихідні дані

1. Ширина діаграми спрямованості (ДС) - 2?_0,5р= 1 ?

2. Рівень бокових пелюстків - F_бу= - 23 дБ

3. Довжина хвилі - л = 3 см

4. Тип опромінювача - пірамідальний рупор

5. Поляризація - горизонтальна

2. Конструкція, принцип дії параболоїда обертання

Дзеркальними називаються антени у котрих поле в розриві формується в результаті відбиття електромагнітної хвилі від металевої поверхні спеціального рефлектора (дзеркала). Джерелом електромагнітних хвиль зазвичай є елементарна антена, що називається опромінювачем. Саме дзеркало і опромінювач є основним елементом антени.

Параболоїд обертання трансформує сферичний фронт хвилі (паралельний пучок променів) опромінювача в плоский фронт в розкриві дзеркала. Для цього фазовий центр опромінювача встановлюють в фокусі параболоїда.

Поле, яке випромінює антена, представляє собою сему полів, викликаних самим дзеркалом , його металічними конструктивними елементами, призначених для кріплення випромінювача. Та поля випромінювача, випромінюючого ним за межами кутів, займаємих дзеркалом. Енергія випромінювача. Не перехоплена дзеркалом, та енергія, розсіяна на елементах конструкції, збільшують побічне випромінювання, впливаючи в основному на "дальні" бокові пелюстки з малим в порівнянні рівнем. Вплив цих факторів на основний та перші бокові пелюстки незначний їм зазвичай нехтують, рахуючи, що поле випромінене збуджуються тільки в розкриві дзеркала. При цьому нехтують також полем, яке виникає в результаті затікання струмів на "тіньову" поверхню дзеркала.

Дзеркало і опромінювач являються основними елементами дзеркальних антен. Дзеркало зазвичай виготовляється із алюмінієвих сплавів. Поверхні дзеркала надається форма, що забезпечує формування потрібної ДС. Інодідля зменшення парусності і ваги дзеркало виготовляють не суцільним, а решітчастим. Для такого дзеркала доля просо чуваної крізь неї потужності, яка йде на утворення небажаного заднього випромінювання, не повинна перевищувати 0,01-0,02 %. Тому решітка повинна бути достатньо густою.

Класичними серед параболічних антен є антени, виконані в виді параболоїда обертання або параболічного циліндра. Дзеркала цих антенн перетворюють сферичну чи циліндричну хвилю опромінювача в плоску хвилю при передачі, і навпаки при прийомі. Опромінювач, відповідно, розміщують в фокусі параболоїда чи вздовж фокальної лінії циліндричного дзеркала.

3. Конструктивний розрахунок параболоїда обертання

Розрахунок геометричного розміру параболоїда



1. Використовуючи ДС в Н-плоскості, по заданому рівню бокових пелюстків знайти приблизне відношення а\р:

2. Використовуючи ДС в Е-плоскості, по заданій довжині хвилі та ширині ДС визначемо розмір розкрива антени Д:

3. По знайденим а\р та Д=2а визначемо фукусну відстань та кут розкрива антени:

а = 2,01/ 2 = 1,005 м

р = 1,005 / 0,7 = 1,435 м

f = 1,435 / 2 = 0,717 м

?₀ = (arctg(1,005/2·0,717))2 = 70°

z₀ = 1,005 ² / 2·0,717= 0,703 м

4. Конструктивний розрахунок пірамідального рупора

Для заданої довжини хвилі розрахуємо опромінювач



Пирамидальний рупор - рупор у якого збільшуються розміри в обох площинах.

Опромінювач вважається важливим елементом дзеркальної антени в великій степені визначаючий її парамитери. До опромінювачів які використовуються у параболоїда обертання вимагаються наступні умови:

1. Фронт хвилі, випроміненої опромінювачем, повиннен бути близьким ло сферичного, опромінювач повиннен мати фазовий центр.

2. ДН опромінювача повинна бути односторонньою,близькою до осеметричної та мати визначену ширену, узгоджену з кутом розкрива дзеркала, рівень бокових пелюстків повинен бути мінімальним.

3. Поле, випромінене опромінювачем повинно мати задану поляризацію.

4. Опромінювач повинен мати невеликі розміри, що найменше затіняти розкрив дзеркала.

5. Опромінювач повинен пропускати задану потужність випромінення та бути добре узгодженим з фідером в заданому діапазоні частот.

Розраховуємо геометричні розміри опромінювача в головних плоскостях: Е - плоскости

Ш_E =



F_E (?) = - діаграма направленості в Е - площинні

?	0	10	20	30	40	50	60	70
F(?)	1.0	0,97	0,90	0,76	0,63	0,50	0,39	0,3
ШЕ	0	0,44	0,86	1,257	1,608	1,935	2,187	2,36

H - плоскости:



Ш_H =

F_E (?) = - діаграма спрямованості в Н-площині

?	0	10	20	30	40	50	60	70
F(?)	1.0	0,94	0,85	0,77	0,59	0,46	0,36	0,3
ШН	0	0,58	1,139	1,676	2,145	2,58	2,915	3,15



Розрахунок амплітудного розділу в розкриві дзеркала

в Е- площині

Розрахунок за формулою:

№ з\п					)
1	0	0	0	1	1	1	1
2	10	0,087	0,124	0,98	0,98	0,97	0,95
3	20	0,176	0,251	0,939	0,96	0,9	0,86
4	30	0,267	0,381	0,866	0,92	0,76	0,69
5	40	0,363	0,518	0,766	0,88	Другие файлы: Електричний та конструктивний розрахунок усіченого параболоїда Конструкція, принцип дії відсіченого параболоїда, розрахунок його головних елементів і параметрів роботи. Визначення значень діаграми направленості ан... Електричний та конструктивний розрахунок фазованої антенної решітки Аналіз конструкції та принципу дії фазованої антенної решітки. Вибір стандартного хвилеводу. Визначення розмірів фідерного тракту. Електричний розраху... Електричний і конструктивний розрахунок параболічного циліндра Ознайомлення із конструкцією та принципом дії параболічного циліндра. Розгляд основ конструктивного розрахунку дзеркала. Розрахунок діаграми спрямован... Електричний та конструктивний розрахунок хвилеводно-щілинної антени Характеристика конструкції та принципів дії хвилеводно-щілинної антени. Розгляд особливостей здійснення швидкого качання проміння антени електричним м... Розрахунок багатокорпусної випарної установки Визначення кількості розчинника, що підлягає випарюванню. Конструктивний розрахунок корпусу БВУ. Визначення температури кипіння розчину в апараті, теп...