Федеральное агентство образования

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Техника радиосвязи и телевидения»

Параболическая антенна а

(Наименование темы работы)

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

«Устройства СВЧ и антенны»

Руководитель Студент

а

(ф.и.о.) (ф.и.о.)

а

(подпись) (дата) (подпись) (дата)

а

(группа или шифр)

Работа защищена _________________

(дата)

с оценкой _____________________

Н.Новгород 2006г. Содержание

СОДЕРЖАНИЕ 3

1 Техническое задание 4

2 Краткое описание и область применения устройства 5

3 Расчёт устройства 7

3.1 Выбор типа зеркала, облучателя и тракта, канализирующего энергию к облучателю. 7

3.2 Расчет фидерного тракта. 8

3.3 Расчет облучателя и его ДН. 9

3.4 Расчет размеров зеркала и ДН параболической антенны. 11

3.5 Расчет максимального КНД параболической антенны. 15

3.6 Допуски на точность изготовления зеркала и установки облучателя. 15

3.7 Расчёт КПД фидерного тракта. 15

4 Приложение 17

5 Список литературы 19

1. Техническое задание

Рассчитать антенну с параболическим зеркалом. Влияние земли на параметры не учитывать.

Исходные данные для расчёта:

1. Рабочая частота .

2. Ширина главного лепестка на уровне половинной мощности в Е-плоскости , в Н-плоскости .

3. Максимальный уровень боковых лепестков . Для антенны с веерной диаграммой направленности значение относится к плоскости, в которой диаграмма направленности уже.

4. Длина фидерного тракта .

5. Мощность генератора, питающего антенну .

Требуется:

1. Сделать обоснованный выбор типа зеркала, облучателя и тракта, канализирующего энергию к облучателю.

2. Рассчитать геометрические размеры зеркала и облучателя.

3. Рассчитать диаграмму направленности в Е и Н-плоскостях (расчёт сделать с помощью ЭВМ).

4. Рассчитать максимальный коэффициент направленного действия.

5. Определить допуски на точность изготовления зеркала и установки облучателя.

6. Рассчитать КПД фидерного тракта.

2. Краткое описание и область применения устройства

Зеркальные параболические антенны являются наиболее распространенным типом направленных антенн в сантиметровом, дециметровом и отчасти метровом диапазонах волн. Широкое использование зеркальных антенн объясняется простотой конструкции, возможностью получения почти любого применяемого на практике типа диаграммы направленности, высоким КПД, малой шумовой температурой, хорошими диапазонными свойствами и т.д. В радиолокационных применениях зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, допускают одновременное формирование суммарных и разностных диаграмм направленности общим зеркалом. Некоторые типы зеркальных антенн могут обеспечивать достаточно быстрое качание луча в значительном секторе углов. Зеркальные антенны являются также наиболее распространенным типом антенн в космической связи и радиоастрономии, и именно с помощью зеркальных антенн в настоящее время реализованы гигантские антенные системы с эффективной поверхностью раскрыва, измеряемой тысячами квадратных метров. В настоящее время применяются главным образом зеркала с параболической формой поверхности (параболоид вращения и параболический цилиндр), однако в последние время получают распространение сферические зеркальные антенны, а в двухзеркальных антеннах – зеркала специальной формы для получения необходимого распределения поля по раскрыву антенны или широкоугольного качания ДН. Внешний вид конструкции параболической антенны может быть, например, таким как на рис.1.

Основными элементами параболической антенны являются металлический отражатель (рефлектор) 1, имеющий форму одной из параболических поверхностей, облучатель с элементами крепления 2, помещённый в фокусе такой поверхности, и питающий фидер 3 (см.рис.2). Параболоид вращения возбуждается слабонаправленным облучателем (например, рупором), помещённым в фокусе, и преобразовывает сферический фронт волны в плоский. Облучатель антенны выполняется так, чтобы почти вся излучаемая им энергия направлялась в сторону отражателя. Достигнув отражателя, электромагнитные волны возбуждают на его поверхности высокочастотные токи, которые создают свои электромагнитные поля. В параболических антеннах используются оптические свойства радиоволн. Геометрические свойства параболы таковы, что лучи, направляемые из фокуса и отражаемые от параболы, становятся параллельными оси параболы (см.рис.3), так что длина пути от фокуса до параболы и затем до линии раскрыва, проходящей через края параболы, одинакова для любого угла . Таким образом, в раскрыве параболической антенны образуется синфазная поверхность и излучение антенны оказывается остронаправленным.

В декартовой системе координат параболоид вращения определяется уравнением (начало координат совпадает с вершиной параболоида) , а в сферической системе координат (начало координат совпадает с фокусом параболоида) – уравнением

.

Диаметр раскрыва параболоида и его фокусное расстояние связаны между собой соотношением

,

где - угол раскрыва параболоида (см.рис.2).