Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров





Опубликовано: 16.06.2017.

Радиорелейная связь - развивающийся вид связи благодаря ряду преимуществ по сравнению с другими видами связи. Возможность высококачественной передачи на дальние расстояния очень большого количества одновременных сообщений. Работа в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн с использованием остронаправленных антенн, обладающих большим усилением. Радиорелейная связь в диапазоне СВЧ основана на многократной ретрансляции сигнала, то есть на повторной передаче принятых сигналов.

Промежуточные станции по трассе располагаются на разных расстояниях, но при условии, чтобы расстояние между соседними станциями не превышало дальности прямой видимости. При расчете радиорелейной линии исходят из основного требования обеспечения надежности и качества передачи необходимой информации при наименьшем количестве промежуточных станций.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

Антенны радиорелейных линий должны иметь высокий коэффициент усиления обычно ЗОдБ в дециметровом диапазоне и дБ в сантиметровом и низкий уровень боковых лепестков. Наиболее распространенными видами антенн для радиорелейных линий являются: Применение того или иного вида антенны определяется технико-экономическими требованиями к радиорелейной системе.

Перископическая антенна характерна отсутствием длинных волноводных питающих трактов, что упрощает строительство и эксплуатацию радиорелейной линии. К недостаткам антенны относится ее малая помехозащищенность, являющаяся прямым следствием того, что система передачи энергии от передатчика к верхнему зеркалу является открытой.

Легко обеспечивают высокую направленность, широкополосны, имеют сравнительно простую конструкцию. При высоких частотах требования к точности изготовления очень жесткие отклонения порядка. Круговая поляризация обеспечивается конструкцией облучателя или введением дополнительных элементов, что усложнит и утяжелит конструкцию. Перископическую антенную систему можно разбить на две части: Излучающая антенна состоит, в свою очередь, из облучателя как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров нижнего зеркала.

Переизлучатель называется иначе верхним зеркалом. Излучающая антенна располагается обычно на небольшой высоте вблизи передатчика или усилительного устройства, соответственно передающего или принимающего сигнал из антенны. Верхнее зеркало располагается на довольно значительной высоте и крепится на башне. Высота расположения верхнего зеркала или высота башни определяется исходя из расстояния между соседними ретрансляционными пунктами.

Зеркала антенны устанавливаются и ориентируются таким образом, чтобы энергия электромагнитных колебаний, излученных антенной, перехватывалась верхним зеркалом и направлялась на соседнюю ретрансляционную станцию.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

Наиболее рациональным является вариант с разнесенным облучателем и нижним зеркалом. В данном случае облучатель располагается вблизи передатчика, что обеспечивает минимальную длину волновода, соединяющего облучатель с передатчиком.

Нижнее зеркало отнесено далеко от облучателя, что облегчает условия согласования облучателя с нижним зеркалом. По форме поверхности зеркала могут быть выполнены в виде части поверхности параболоида или эллипсоида вращения.

В простейшем случае зеркало может быть выполнено плоским. Форма зеркала определяет дополнительные условия фокусировки луча внутри антенны. Эллипсоидальная форма зеркала обеспечивает как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров фазовые соотношения луча на выходе антенны. Для получения минимальных фазовых искажений сигнала на выходе антенны наиболее рациональным считается вариант с эллипсоидальным нижним и параболическим верхним зеркалами, который мы и будем использовать.

Облучатель расположен в одном из фокусов эллипсоида, а центр переизлучателя - в другом фокусе. Главная ось параболоида, частью которого является верхнее как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров, направлена на приемную антенну. Поток энергии от нижнего зеркала к верхнему будет несколько сужаться, что приводит к некоторому увеличению. По форме контура зеркала могут быть квадратными, ромбическими, эллиптическими и круглыми.

Последняя форма является наиболее удобной в технологическом отношении и обеспечивает получение диаграммы направленности антенны с меньшим уровнем боковых лепестков. В нашем случае форма контура зеркала не будет точно круглой, но с достаточной степенью точности мы можем считать ее таковой. В качестве облучателя нижнего зеркала в сантиметровом диапазоне волн удобно использовать пирамидальный рупор.

При больших, по сравнению с длиной волны, раскрывах зеркал и больших, по сравнению с раскрывами, расстояниях между зеркалами, что обычно имеет место в перископических системах, возможно сделать следующие допущения:. Расчет распределения поля от эллипсоидального нижнего зеркала у поверхности верхнего производят по формулам диаграммы направленности для дальней зоны синфазно возбужденной плоской поверхности с теми же размерами и распределением амплитуд, что и реальное зеркало.

Форму фазового фронта волны у поверхности верхнего зеркала можно считать сферичной с центром на поверхности нижнего зеркала. Поэтому, для получения плоского фазового фронта на выходе антенной системы необходимо верхнее зеркало сделать параболоидальным с фокусом параболоида в центре нижнего зеркала.

Для обеспечения передачи энергии от нижнего зеркала к верхнему с минимальными потерями необходимо, чтобы нижнее зеркало имело определенную форму и ширину диаграммы направленности.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

От ширины диаграммы направленности нижнего зеркала зависит размер верхнего. Требуемая диаграмма направленнотси нижнего зеркала должна быть узкой. Последнее требование приводит к увеличению его размеров. Наиболее типичным для перископической антенны являются примерно равные как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров верхнего и нижнего зеркал.

Опредилим высоту башни, исходя из условия, что расстояние между радиорелейными станциями 65км-дальность прямой видимости:. Для того, чтобы существенная область область пространства, в которой происходит основной перенос электромагнитной энергии не экранировалась препятствиями, необходимо увеличить высоту станции хотя бы на величину радиуса минимальной зоны Френеля.

Радиус этой зоны найдем по формуле:. Выберем высоту подвеса нижнего зеркала над землей равным 2м, тогда действующая высота антенны будет равна:. Ки - коэффициент использования поверхности верхнего зеркала. Величиныопределяются потерями на пути облучатель-нижнее зеркало-верхнее зеркало. Вследствие этих причин не вся энергия от передатчика подводится к нижнему зеркалу, затем не вся подводимая к нижнему зеркалу энергия попадает на верхнее и только часть энергии, попадающей на верхнее зеркало, передается к корреспонденту.

Это распределение зависит от формы диаграммы направленности нижнего зеркала и от формы поверхности верхнего зеркала. Однако кривизна поверхности переизлучателя и кривизна фронта падающей на него волны малы, поэтому верхнее зеркало изменяет только фазовую структуру переизлученного поля, не меняя заметно его амплитудного распределения. У нас верхнее зеркало параболоидально, тогда поле в его выходной апертуре синфазно и зависит лишь от неравномерности амплитудного" распределения как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров поля по зеркалу, которая определяется диаграммой.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

При практических расчетах значений параметров нужно учитывать зависимость этих значений от переменной ,который определяется. Диаграмма направленности определяется для перископической антенны с эллипсоидальным излучателем и параболоидальным переизлучателем.

При параболоидальном переизлучателе поле в его раскрыве синфазно и выражение для диаграммы направленности имеет вид:. Для определения вида диаграммы направленности в вертикальной и горизонтальной плоскости необходимо найти и:. Так как рупорная атенна должна возбуждать круглый раскрыв зеркала, очевидно, необходимо потребовать, чтобы диаграмма направленности рупорного облучателя была симметричной, то есть ее ширина в плоскостях E и Н была одинакова. Ширина диаграммы направленности пирамидального рупора вычисляется приближенно по формулам на уровне половинной мощности:.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

Для получения симметричной диаграммы: Спад до 0,1 по мощности с учетом фазовых искажений в апертуре рупора соответствует:.

Подставив известные значения, получим. Необходимо заметить, что поляризация сигналов передатчика - линейная вертикальная, поэтому рассчитанный рупор не поворачиваем широкой стенкой паралельно землечтобы вектор Е был ей перпендикулярен. Энергия к антенне будет подводится с помощью прямоугольного волновода с использованием плавного перехода от волновода к рупору.

Учитывая высоту подвеса антенны над землей 82,88ма также не очень большую мощность питающего сигнала 10Втто энергию в волноводе будем возбуждать с помощью его соединения с коаксиальным волноводом. Сочленения как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров волноводов с прямоугольными могут быть штыревого и петлевого типов.

Они осуществляют трансформацию Т-волны коаксиального волновода в волну прямоугольного. Трансформаторы петлевого типа применяются очень редко, поэтому будем использовать штыревой трансформатор. Простейший трансформатор представляет собой отрезок прямоугольного волновода, внутрь которого через широкую стенку введен внутренний проводник коаксиала, а его наружный проводник соединен со стенками прямоугольного волновода. Штырь можно рассматривать как вибратор введенный в прямоугольный волновод, следовательно, штырь для коаксиального кабеля является нагрузкой.

Необходимо обеспечить согласование нагрузки для обеспечения РБВ в коаксиальном кабеле.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

Сопротивление штыря в общем случае комплексно. В этом случае штырь включается в такие сечения волновода, где сопротивление носит чисто активный характер. Смещением штыря в поперечной плоскости добиваются равенства этого сопротивления волновому.

Выбор конструкции антенны 5. Расчет высоты установки антенны над поверхностью Земли 5. Расчет рабочей частоты 5. Расчет высоты установки антенны 6. Расчет конструкции, параметров и характеристик антенны 6. Определим коэффициент усиления антенны G 6. Определение диаграммы направленности 6. Определение параметров рупора 7. Выбор схемы и конструкции устройства питания 8.

Выводы и заключения Исходные данные: Растояние как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров РРС,км 65 2. Мощность передатчика РРС,Вт 10 5. Мощность сигнала приемника РРС,пВт 38 6. Поляризация сигналов передатчика РРС ЛВ Вступление Радиорелейная связь - развивающийся вид связи благодаря ряду преимуществ по сравнению с другими видами связи.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

Основными достоинствами радиорелейных линий являются: Большая гибкость и маневренность; 2. Возможность высококачественной передачи на дальние расстояния очень большого количества одновременных сообщений; 3. Работа в диапазоне дециметровых и сантиметровых волн с использованием остронаправленных антенн, обладающих большим усилением; 4.

Как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров

Практическое отсутствие атмосферных и промышленных помех в рабочем диапазоне частот. Выбор типа антенны Тип антенны Характеристика Вибраторные Одновибраторные Петлевые Вибратор Пистолькорса Рамочные магнитные вибраторы Турникетные Наиболее просты в изготовлении, вследствие чего как зависит форма диаграммы направленности рупорной антенны от её размеров распространены, особенно на частотах метрового и дециметрового диапазонов.

Вследствие низкого КНД используются в основном как приемные. Легко может быть реализована как линейная, так и круговая поляризация турникетные антенны. Входные сопротивления могут изменятся в большом диапазоне значений в зависимости от конструкции Рупорные Пирамидальные H- E- секторальные Остроконечные Клиновидные Конические Являются модификацией простейшего излучателя в виде открытого конца волновода, видоизмененного для получения большего КНД.



© 2018 | money-obzor.ru