Плоская антенна поверхностной волны с ребристой замедляющей структурой

Министерство образования РФ

ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

«Плоская антенна поверхностной волны с ребристой замедляющей структурой»

пояснительная записка к курсовой работе по курсу:

«Антенны и устройства СВЧ»

Выполнил: студент гр.05РР2

Серегин Д.А.

Проверил преподаватель:

Маркелов М.К.

Пенза 2008 г.

Расчетная часть

1.Выбор и расчет геометрических размеров антенны

В качестве замедляющей структуры выберем плоскую ребристую (гребенчатую) структуру.

По заданной ширине диаграммы направленности антенны вычисляем длину L замедляющей структуры:

, где

- длина волны

- ширина диаграммы направленности в плоскости Е

Выражаем отсюда L:

=м.

Величина оптимального замедления поверхностной волны вычисляется по следующей формуле:

Отсюда

Скорректируем полученное на основе соотношения:

, где

p=3 т.к.

отсюда

Коэффициент направленного действия (К.Н.Д.) антенны оптимальной длины оценивается соотношением:

КПД антенны вычисляется по формуле:

, также

, где КСВ = 1,15 (задано в начальных условиях)

следовательно

Коэффициент усиления антенны:

2.Расчет ребристой замедляющей структуры

Ребристая структура представляет собой периодически чередующиеся канавки шириной и глубиной с ребрами толщиной .(Рис .4 .)

рис.4.

Из выражения:

, где (1)

-

должен быть , поэтому возьмем =0,0044м.

выразим отсюда отношение , где =D:

=0,36

Из графика (рис.5.) находим что отсюда м. следовательно

рис.5.

Зависимость замедления от глубины канавки ребристой структуры при различных значениях :

1) = 2) =4 3) =2

4)=1,5 5)=0,5 6) =0,2

м.

Выразив из выражения (1) получим:

м.

3.Расчет возбуждающего устройства:

В качестве возбуждающего устройства возьмем наиболее широко используемый – раскрыв рупора.

Выбор геометрических размеров рупора и волноводного излучателя:

Выбор размеров поперечного сечения прямоугольного волновода a и b производится из условия распространения в волноводе только основного типа волны и длине волны.

В нашем случае подойдет со следующими параметрами:

мм мм (при выборе руководствуемся длиной волны )

Длину отрезка волновода от возбуждающего штыря до закорачивающей стенки выбирается из условия согласования с питающим коаксиалом:

, где (2)

- длина волны в волноводе

м.

подставив все это в выражение (2) получим:

м.

Длина волновода от возбуждающего устройства до горловины рупора выбирается из условия фильтрации высших типов волн и вычисляется по следующей формуле:

, где

= - критическая длина волны .

м.

Условие согласования:

- активная составляющая входного сопротивления штыря

- волновое сопротивление фидера

, где (3)

= =0,011м.

- волновое сопротивление волновода

- длина волны в волноводе

- размеры поперечного сечения волновода

- действующая высота штыря

- положение штыря на широкой стенки волновода (=0,0143м.)

- расстояние от штыря до заворачивающей стенки волновода

= Ом.

Действующая высота штыря в волноводе можно определить исходя из условия:

(4)

- геометрическая высота штыря

Задаваясь величинами и можно по формулам (3) и (4) найти высоту штыря ,при которой получается требуемое (=50 Ом.)

из формулы найдем :

зная значение теперь можно найти высоту штыря выразив ее из формулы :

м.

4.Выбор размеров рупора

Размеры раскрыва пирамидального или секториального рупора и выбираются по требуемой ширине диаграммы направленности в соответствующей плоскости.

в плоскости вектора Е:

=

отсюда выражаем :

м.

в плоскости вектора Н:

соответственно равняется:

м.

по найденным и наедем и - расстояние от раскрыва до точки, в которой сходятся ребра пирамидального рупора в плоскостях Е и Н соответственно.

м.

должно удовлетворять условию:

м.

Из треугольников в плоскостях Е и Н следует:

Выразив отсюда получим:

м.

5.Расчет коэффициента отражения

Отражение в рупорной аннтене возникает в двух сечениях: в раскрыве рупора () и в его горловине ().

Приближенно модуль коэффициента отражения от раскрыва рупора для волны основного типа может быть определено из соотношения:

;

где - волновое число

постоянная распространения в прямоугольном волноводе, поперечное сечение которого равно раскрыву рупора.

При определении коэффициента предполагается, что в рупоре установилась бегущая волна. Задача решается методом списания полей в месте соединения волновода и рупора. Приравнивание полей в центре сечения волновода в плоскости соединения дает следующие выражение для эквивалентного сопротивления:

, где

и - размеры поперечного сечения волновода

и - углы раскрыва рупора в плоскостях и соответственно.

рад.

рад

Ом.

Коэффициент отражения через эквивалентное сопротивление выражается весьма просто:

Внимание, отключите Adblock

Вы посетили наш сайт со включенным блокировщиком рекламы!
Ссылка для скачивания станет доступной сразу после отключения Adblock!

Скачать