Содержание расчётной работы:

1. Расчёт директорной антенны………………………………………………3

2. Расчёт рупорной антенны…………………………………………………10

3. Расчёт однозеркальной параболической антенны………………………17

4. Выводы по расчётной работе……………………………………………..24

5. Список используемой литературы……………………………………….25

1. Расчёт директорной антенны.

   1. Исходные данные: число вибраторов , номера телевизионных каналов 5 – 6.

   2. Цель: рассчитать КНД и ДН директорной антенны в заданном диапазоне частот.

   3. Теоретические сведения.

Вибраторные антенны используются в миллиметровом, сантиметровом, дециметровом, метровом и в более длинноволновых диапазонах волн и представляют собой прямолинейные проводники, возбуждаемые в определенных точках. Вибраторные антенны в зависимости от конструкции имеют КНД от нескольких единиц до десятков тысяч и применяются в системах радиосвязи, радионавигации, телевидении, телеметрии и других областях радиотехники.

Для увеличения КНД применяют вибратор с рефлектором и одним или несколькими директорами. Такая антенна называется директорной и широко используется в различных областях радиосвязи в диапазоне УКВ. Чем больше директоров, тем больше КНД и уже главный лепесток ДН. Обычно КНД директорных антенн равен 10...30, но известны конструкции директорных антенн с КНД=80...100.

Рисунок 1.1 - Общий вид директорной антенны

На рисунке изображены активный вибратор длиной , рефлектор длиной , директор длиной , стрела, мачта и антенная монтажная коробка, а также расстояния от вибратора до рефлектора , от вибратора до директора , длина самой антенны .

4. Теоретический расчёт параметров антенны.

В директорной антенне длина активного вибратора делается равной резонансной длине:

При такой длине входное сопротивление имеет реактивную часть близкую к нулю. Длина рефлектора должна быть больше резонансной:

Длина директоров делается меньше резонансной:

Причём длина директоров уменьшается от первого к последнему.

Для системы вибратор – рефлектор оптимальное расстояние , с точки зрения максимума КНД, выбирается в пределах:

Для системы вибратор – первый директор:

Расстояние между соседними директорами берётся в пределах:

Длина волны определяется с помощью формулы:

Где – скорость света, а – частота канала. Т.к. у нас заданы 5 – 6 телевизионные каналы, то возьмём среднюю частоту занимаемых частотных полос этих двух каналов: , тогда длина волны из формулы (1.7) будет равна:

Рассчитаем длины вибраторов антенны и расстояние между ними по формулам (1.1 – 1.6):

Общую длину антенны и её изображение на рисунке 1.2 возьмём из программы VIBRAT.

Рисунок 1.2 - Общий вид рассчитанной директорной антенны

Для нахождения ДН директорной антенны в плоскости воспользуемся формулой (1.8):

Где – число вибраторов, k – волновое число, – среднее расстояние между вибраторами.

Подставив (1.9) и (1.10) в (1.8) и численные значения, получим выражение для нахождения ДН заданной директорной антенны:

Нормированную диаграмму направленности построим с помощью пакета Mathcad. Т.к. она симметричная относительно нуля, то построим её для :

Рисунок 1.3 - ДН в плоскости

Из графика можно определить ширину главного лепестка и максимальный уровень боковых лепестков: .

КНД и ширина главного лепестка определяются по формулам (1.10-1.11):

Коэффициенты и определяются из графика на рисунке 1.4:

Рисунок 1.4 - График коэффициентов

Определим волновую длину антенны:

Зная волновую длину антенны и с помощью рисунка 1.4 определим, что . Тогда:

Сравним полученные результаты расчёта с результатами смоделированной в программе рассчитываемой директорной антенны. Результаты имеют небольшое расхождение в связи с тем, что используемые формулы имеют приближённый характер и не учитывают ряд факторов.

Рисунок 1.5 - Директорная антенна, рассчитанная в VIBRAT

5. Вывод: рассчитали КНД, ДН и параметры ДН директорной антенны в заданном диапазоне частот. С помощью программы VIBRAT смоделировали данную антенну и убедились в справедливости полученных параметров.