Некоммерческое акционерное общество
«Алматинский Университет энергетики и связи»
Кафедра радиотехники
КУРСОВАЯ РАБОТА
На тему: «Порядок расчета малошумящей параболической антенны»
По дисциплине: АФУ и РРВ . . Специальность: Радиотехника, электроника и телекоммуникация .
Выполнил: ______________________________________________ .
Руководитель: Лановенко М.В. .
« » 2013г.
Алматы 2013
Техническое задание
Выполнить конструктивный и электродинамический расчет малошумящей однозеркальной параболической антенны.
Иходные данные
Рабочая частота: f = 3 ГГц;
Ширина ДН на уровне половинной мощности: 2ΘH0.5 = 62 мрад
2ΘE0.5 = 67 мрад;
Тип облучателя: Полуволновый вибратор с дисковым контррефлектором;
Уровень боковых лепестков: -25 дБ;
Средняя яркостная температура неба: Tнср = 7 К;
Температура шумов приемника: Tпр = 1900 К;
Длина фидерной линии: lф = 5 м
Введение
Настоящий курсовой проект посвящен расчету зеркальных параболических антенн, которые находят широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи, а также в радиоастрономии. Специфика спутниковой связи, заключающаяся в большой протяженности трас между искусственными спутниками Земли и земными станциями (около 35000 км для геостационарных ИСЗ), значительных ослаблениях радиосигналов на этих трассах, предъявляет серьезные требования к конструкции и параметрам зеркальных антенн. Для снижения влияния внешних помех необходимо повышение помехозащищенности антенн и снижение уровня боковых лепестков ДН.
Достаточная простота и легкость конструкции, возможность формирования самых разнообразных ДН, высокий КПД, малая шумовая температура — вот основные достоинства зеркальных антенн, обусловливающих их широкое применение в современных радиосистемах.
В курсовом проекте определение поля излучения параболической антенны производится апертурным методом, широко применяемым при проектировании зеркальных антенн.
1 Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта и кпд
Выберем прямоугольный волновод в качестве фидера, так как он обладает низким погонным затуханием при данной частоте.
Геометрические размеры фидера: a × b = 18.6 × 4.3 см;
Погонное затухание:
Определение шумовой температуры фидерного тракта Тафу и КПД производится по формулам:
где - коэф. затухания линии передачи [дБ/м]
1ф - длина фидерной линии [м]
2 Расчет геометрических размеров параболоида
2.1 Расчет диаметра раскрыва
Зеркальная антенна - направленная антенна, содержащая первичный излучатель (облучатель) и отражатель антенны в виде металлической поверхности (зеркало)[2]. Параболическая зеркальная антенна представлена на рисунке 2.1:
Рисунок 2.1 - Зеркальная параболическая антенна
В случае равномерно возбужденного раскрыва параболического зеркала ширина ДН приближенно определяется [3]:
(2.1)
где 2Θ0.5 - ширина диаграммы направленности на уровне половинной мощности, рад.;
- длина волны излучаемого (принимаемого) антенной радиосигнала;
R0 - радиус раскрыва зеркала (рисунок 2.1).
Однако, добиться равномерного возбуждения раскрыва практически не удается. Известно [3], что КНД зеркальной антенны имеет наибольшую величину в том случае, если амплитуда возбуждаемого поля на краю раскрыва составляет не менее одной трети от амплитуды поля в центре раскрыва.
Неравномерное возбуждение раскрыва зеркала приводит к некоторому расширению главного лепестка ДН, так как уменьшается эффективная площадь раскрыва. Кроме этого, необходимо иметь в виду, что чаще всего диаграммы направленности зеркальных антенн не обладают осевой симметрией (большинство излучателей формируют осенесимметричные ДН), т.е. ширина главного лепестка в плоскостях Е и Н различна. В большинстве практических случаев это влечет за собой следующие изменение выражения (2.1) [4]:
где 2ΘН0.5 , 2ΘЕ0.5 - ширина ДН соответственно в плоскости Н и Е.
В связи с тем, что в задании на курсовой проект имеются данные о ширине ДН в обеих плоскостях, из выражений (2.2) и (2.3) можно определить диаметр раскрыва, причем, из полученных двух значений диаметра следует выбрать наибольшее.
Выбираем диаметр раскрыва зеркала dр = 2R0 = 1.94 м