Министерство образования Российской Федерации
ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
(ТУСУР)
Кафедра сверхвысокочастотной и квантовой радиотехники (СВЧ и КР)
Антенна РРЛ и ППФ
Пояснительная записка к курсовому проекту по дисциплине
"Устройства СВЧ и антенны"
Выполнила студент группы
_____________
"___"________
Принял: доцент каф. СВЧиКР
_________
“__”________
Реферат
Пояснительная записка содержит стр. 27, 7 рисунков , приложения 2.
АНТЕННА РУПОР,ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ, РАЗМЕРЫ
В курсовом проекте была рассчитана РПА и ППФ на МПЛ.
Курсовой проект выполнен с использованием текстового редактора Microsoft World 2001 и MathCAD 2001 Professional.
Содержание
1 Введение _________________________________________________
2 Расчет конструктивных параметров приемной антенны __________
2.1 Геометрические размеры _________________________________
2.2 Расчет КНД ____________________________________________
2.3 Расчет коэффициента усиления и КПД антенны ______________
2.4 Расчет диаграммы направленности _________________________
2.5 Оценка максимальной дальности с учетом атмосферы и земли __
3 Расчет ППФ и его АЧХ ______________________________________
3.1 Расчет низкочастотного фильтра прототипа _________________
3.2 Расчет ППФ ____________________________________________
3.3 Реализация ППФ ________________________________________
3.4 Расчет АЧХ ____________________________________________
4 Заключение ________________________________________________
Список используемых источников _______________________________
Приложение А _______________________________________________
Приложение Б _______________________________________________
1 Введение
Рупорно-параболические антенны широко распространены на РРЛ как в нашей стране так и за рубежом. Эти антенны обладают высоким коэффициентом использования поверхности, широкополосным согласованием и, что особенно важно, низким уровнем боковых лепестков. В РПА наиболее просто может быть осуществлено совмещение диапазонов.
Рупорно-параболическая антенна – это модификация параболической антенны. Она состоит из пирамидального или конического рупора, соединенного с неосесимметричным параболическим зеркалом. Соединение облучающего рупора с параболическим зеркалом в единую металлическую систему устраняет возможность непосредственного приема (излучения) энергии излучателем, что обеспечивает резкое ослабление приема сигналов, с направлением, противоположным основному. У рупорно-параболической антенны отсутствуют потери энергии на пути от облучателя к зеркалу, т.к. рассеивающие металлические конструктивные элементы в раскрыве такой антенны отсутствуют. Энергия рассеивается лишь на элементах конструкции крышки, защищающей антенну от атмосферных осадков.
Облучатель в РПА вынесен из поля действия отраженных от параболоида лучей, а питающий волновод присоединяется к рупору через переход с плавно меняющимся сечением.
2 Расчет конструктивных параметров приемной антенны
В данном проекте рассматривается широко используемая на РРЛ РПА-2П, поэтому возьмем ее геометрические размеры из справочника [8].
2.1 Геометрические размеры
,
см ,
см ,
см ,
см ,
см .
Площадь раскрыва РПА .
Для РПА-2П м2 .
2.2 Расчет КНД
КНД передающей антенны в данном направлении называется отношение квадрата напряженности поля, созданного антенной в данном направлении, к среднему по всем направлениям значению квадрата напряженности поля.
Для апертурных антенн
,
где S – площадь раскрыва ; kисп – коэффициент использования.
Для рупорно-параболической антенны можно считать, что kисп = 0.6 0.7 .
Возьмем kисп = 0.65 . Рассчитываем
.
2.3 Расчет коэффициента усиления и КПД антенны
КПД передающей антенны называют отношение излученной мощности к мощности, подведенной к антенне.
Рассчитаем КПД передающей антенны :
,
Вт .
Коэффициентом усиления передающей антенны называют отношение мощности, подводимой к ненаправленной (изотропной) антенне с КПД, равным единице, к мощности, подводимой к данной антенне, при условии одинаковой напряженности в месте приема.
Рассчитаем коэффициент усиления антенны :
.
2.4 Расчет диаграммы направленности
Как показывает анализ [2], диаграмма направленности рупорно-параболической антенны в горизонтальной плоскости для горизонтальной поляризации определяется равенствами :
,
где ,,2a - средняя ширина раскрыва РПА,
B - высота раскрыва, и- углы раствора рупора.
Построим график
2.5 Оценка максимальной дальности с учетом атмосферы и земли
Расчет трасс РРЛ производится при их проектировании, реконструкции и иногда в условиях эксплуатации.
Принципиального различия в распространении метровых, дециметровых, сантиметровых и миллиметровых волн нет. Однако по мере укорочения длины волны на распространение радиоволн начинают всё в большей степени влиять рельеф местности, различного рода строения, а также метеорологические условия. Кроме того, в миллиметровом диапазоне и коротковолновой части сантиметрового диапазона волн происходит поглощение волн в гидрометеорах (дождь, туман, град, снег) и газах атмосферы.
Влияние поверхности земли и тропосферы учитывается множителем ослабления V.
В общем случае формула для расчета мощности сигнала на входе приемника имеет вид:
Pпр=P0прV2,
где P0пр-мощность на входе приемника.
VдБ=20lg(Pпр/P0пр)=20lg(50/10-12)=273.
Pпр=P0прV2=10-122732=7,5*10-8 Вт
Pпр=P0прD2(/4Пr)2.
где Pпр –мощность передатчика
Рассчитаем максимальную дальность с учетом множителя ослабления:
км