Малошумящие однозеркальные параболические антенны

РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН

АЛМАТИТНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

ФАКУЛЬТЕТ РАДИОТЕХНИКИ И СВЯЗИ

Кафедра Радиотехники

Курсовая работа

на тему: “Малошумящие однозеркальные параболические антенны”

Алматы 2008

ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ

Рабочая частота f, ГГц

Ширина ДН на уровне половины мощности 2Q_0,5 ^Н , мрад

Ширина ДН на уровне половины мощности 2Q_0,5 ^Е , мрад …

Уровень боковых лепестков, дБ

Средняя яркостная температура неба Т_НСР , ^° К

Температура шумов приёмника Т_пр , ^° К

Длина фидерной линии l_ф , м

Тип облучателя

Открытый конец прямоугольного волновода

СОДЕРЖАНИЕ

Техническое задание

Содержание

Введение

1. Расчет геометрических и электродинамических параметров облучателя и параболоида:

a) выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта;

b) определение диаметра раскрыва;

c) аппроксимация аналитического вида ДН облучателя функцией вида

cos^{n /2} Y;

d) определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной антенны.

2. Расчет геометрических и электродинамических характеристик поля:

a) диаграммы направленности облучателя;

b) распределение поля в апертуре зеркала.

3. Расчет пространственной диаграммы направленности и определение параметров параболической антенны.

4. Конструктивный расчет антенны:

a) расчет профиля зеркала;

b) выбор конструкции зеркала;

c) определение допусков на точность изготовления

Выводы

Список литературы

Приложение А

ВВЕДЕНИЕ

Параболические антенны в последнее время находят все более широкое применение в космических и радиорелейных линиях связи. В 1888 году известный немецкий физик Г. Герц в своих опытах по СВЧ оптике впервые применил в качестве фокусирующего устройства параболический цилиндр. Интерес к зеркальным антеннам не ослабевает и в наши дни в связи со стремительным развитием космических радиотехнических систем и комплексов. Достаточная простота и легкость конструкции, возможность формирования самых разнообразных диаграмм направленности, высокий КПД, малая шумовая температура – вот основные достоинства, зеркальных антенн, обуславливающих их широкое применение в современных радиосистемах. Целью данной курсовой является освоение методики проектирования зеркальных параболических антенн: определение их основных электродинамических параметров и конструктивный расчет. В курсовой работе определение поля излучения параболической антенны производится апертурным методом, который широко применяем при проектировании зеркальных антенн.

1. Расчет геометрических и электродинамических параметров облучателя и параболоида

a) выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного тракта

В качестве фидера будем использовать прямоугольный волновод для частоты f = 5 ГГц ([1], приложение А):

a x b = 4.0 x 2.0 (см);

a = 0.0431 (дБ/м).

Шумовая температура фидерного тракта Т_афу определяется по формуле:

,

где α – коэффициент затухания линии передачи [дБ/м],

l_ф – длина фидерной линии [м].

КПД определяется по формуле:

b) определение диаметра раскрыва

Зеркальная антенна – направленная антенна, содержащая первичный излучатель и отражатель антенны в виде металлической поверхности. Параболическая зеркальная антенна представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Зеркальная параболическая антенна

В случае равномерно возбуждённого раскрыва параболического зеркала ширина ДН приближённо определяется:

,

где

2Q_0.5 – ширина диаграммы направленности на уровне половинной мощности, рад.;

l - длина волны излучаемого (принимаемого) антенной радиосигнала;

R₀ – радиус раскрыва зеркала (рисунок 1).

Длина волны определяется по формуле:

Неравномерное возбуждение раскрыва зеркала приводит к некоторому расширению главного лепестка ДН, так как уменьшается эффективная площадь раскрыва. Чаще всего диаграммы направленности зеркальных антенн не обладают осевой симметрией, т.е. ширина главного лепестка в плоскостях Е и Н различна. В большинстве практических случаев это влечёт за собой следующее изменение:

, где

2Q^Е _0.5 , 2Q^Н _0.5 ширина ДН соответственно в плоскостях Е и Н.

Для Е и Н плоскостей соответственно найдем радиус раскрыва:

Т. к. в курсовой имеются данные о ширине диаграммы направленности в обеих плоскостях, можно определить диаметр раскрыва d_p = 2 × R₀ , причем из полученных двух значений диаметра следует выбрать наибольшее. Следовательно, R₀ = 0,476(м).

d_p = 2 × R₀ = 2 × 0,476 = 0,952 (м)

c) аппроксимация аналитического вида ДН облучателя функцией вида cos^{n /2} Y

В зависимости от размещения облучателя относительно зеркала можно получить то или иное значение КНД. При определенном оптимальном отношении R_o /f