
- •Введение
- •Исходные данные варианта 0412
- •Тема 04. Антенная синфазная решетка диэлектрических стержневых излучателей для приемной vsат станции.
- •Выбор конструкции антенны и антенной решетки. Принцип работы диэлектрической стержневой антенны
- •Выбор типа диэлектрического стержня
- •Расчет параметров и характеристик антенны. Расчет минимально допустимого кнд
- •Расчет излучающего элемента решетки
- •Расчет волноводов
- •Обеспечение круговой поляризации левого вращения
- •Расчет антенной решетки
- •Топология решетки
- •Расчет питания антенной решетки
- •Расчет изгиба волновода
Введение
В настоящее время в телекоммуникационных системах большой популярностью пользуется спутниковая система вещания. Эта популярность стала настолько большой, что около Земли уже практически нет свободного места для других спутников. Для каждой страны выделено место и строго определено количество спутников, которое она может вывести на орбиту. Спутниковая система вещания – это такая телекоммуникационная система, связь между двумя наземными станциями которой происходит с помощью ретранслятора, находящегося на искусственном спутнике Земли. Данные системы работают на сверхвысоких частотах, обеспечивая связь на больших расстояниях. Без использования спутникового ретранслятора вести вещание в диапазоне СВЧ можно лишь в пределах прямой видимости либо с использованием многочисленных наземных ретрансляторов.
Объяснить большую популярность можно тем, что иногда запустить на орбиту спутник с ретрансляционной аппаратурой проще, быстрее и дешевле, чем проложить наземную линию станций. Также спутниковая система вещания охватывает большие площади обслуживания, чем наземная.
Все современные системы связи основаны на распространении электромагнитных волн в открытом пространстве или направляющих структурах. Для излучения и приема электромагнитных волн используют антенные устройства, соединяемые с приемно-передающей аппаратурой посредством фидеров. Антенны предназначены для согласования искусственной системы канализаций электромагнитных волн с окружающей естественной средой их распространения, т.е. улучшения качества связи без дополнительных затрат энергии. Для уменьшения мощности передатчика на передающей стороне антенна должна излучать ЭМВ в направлении потребителя. На приемной стороне антенна должна обеспечивать повышенную чувствительность к приходящим от передатчика электромагнитным волнам. Это все достигается применением высоконаправленных антенн тем самым, повышая достоверность передачи информации без повышения излучаемой мощности.
Сравнительная характеристика антенн
Типы антенн |
Основные свойства |
Зеркальные: - осесимметричные однозеркальные; - осесимметричные двухзеркальные; - осенесимметричные (офсетные); - рупорно-параболические; - перископические; |
Могут обеспечить высокую направленность, широкополосны, имеют сравнительно простую конструкцию. На высоких частотах требования к точности изготовления очень жесткие. Круговая поляризация обеспечивается конструкцией облучателя или введением дополнительных элементов, что усложнит и утяжелит конструкцию. |
Рупорные: - Е-секториальные; - Н-секториальные; - пирамидальные; - конические;
|
Являются частью питающего волновода. Широкополосные устройства, с коэффициентом полезного действия около 100%. Но для достижения высокого КНД необходимо увеличивать ширину раскрыва рупора, а этим ухудшается его согласование с волноводом, так что нужно увеличивать длину рупора пропорционально квадрату увеличения его поперечных размеров. Чтобы обеспечить круговую поляризацию, необходимо вводить дополнительные элементы в раствор рупора, либо применять пару рупоров с взаимным смещением фаз 900. Формируют ДН от 10 до 140 градусов. |
Линзовые: - замедляющие; - ускоряющие;
|
Также обеспечивают высокую направленность излучения/приема, однако по сравнению с зеркальными менее требовательны к точности изготовления поверхности, имеют 3 степени свободы (2 поверхности преломления и закон распределения коэффициента преломления) для придания антенне дополнительных свойств (широкоугольное качание диаграммы направленности, требуемое распределения амплитуды и фазы поля по раскрыву). Также отсутствует затенение раскрыва облучателем. Существенными недостатками являются большая масса, узкополосность и потери в веществе линзы. |
Спиральные: - цилиндрические; - конические; - плоские;
|
Основное преимущество – легкость обеспечения поляризации ЭМВ, близкой к круговой без введения дополнительных элементов, простота конструкции. Однако для получения высоконаправленной антенны её длина должна быть недопустимо большой (не выполняется условие механической прочности). |
- плоские диэлектрические; - плоские ребристые; - плоские модулированные; - дисковые диэлектрические; - дисковые ребристые; - стержневые |
Поперечные размеры незначительны, хорошие диапазонными свойствами по диаграмме направленности и входному сопротивлению. Технология их изготовления достаточно проста. Большой уровень боковых лепестков, КПД – низкий (за счет поглощения в диэлектрике или переотражения от металлических рёбер).Стержневые. Просты в изготовлении. Обладают малыми поперечными размерами, хорошими диапазонными свойствами по ДН и входному сопротивлению. Недостаток: большой по сравнению с антеннами других типов уровень боковых лепестков, маленькое значение КПД (т.к. происходит поглощение в диэлектрике). |
Волноводно-щелевые: |
Ввиду отсутствия выступающих частей излучающая поверхность может быть совмещена с внешними обводами корпуса летательного аппарата; распределение поля в раскрыве может выбираться в широких пределах за счет изменения связи излучателя с волноводом; имеет сравнительно простое возбуждающее устройство; проста в эксплуатации; имеет ограниченный диапазон свойств; |
заданного диапазона частот