Проектирование антенны типа «Волновой канал». Измерение коэффициента усиления прибора

Также необходимо обеспечить уровень боковых лепестков на уровне -17 Дб.

2.2. Обоснование выбора метода расчета антенны.

В связи со сложностью теоретических расчетов, для проектирования  данной антенны мною была выбрана программа компьютерного моделирования проволочных антенн MMANA, базирующаяся (как и большинство современных программ) на методе моментов.

В этом методе антенна описывается произвольным набором прямых тонких проводов, а каждый провод антенны представляется в виден набора отрезков (сегментов), разбитых точками. В каждой точке (по уравнениям поля, решаемым в численном виде) вычисляются импедансы и комплексные токи как собственные, так и наведённые от всех остальных сегментов. В результате можно узнать полный ток в каждой точке и, исходя из этого, вычислить поле создаваемое этими токами, то есть антенной. Вычисления идут в два этапа:

1. Вычисляются токи в сегментах.

2. Вычисляется диаграмма направленности.

2.3. Выбор линии передачи.

При проектировании антенны, линией передаче был выбран коаксиальный кабель со сплошной полиэтиленовой изоляцией РК-50-2-21 (Таблица 4).

Коаксиальный кабель является идеальной экранированной линией связи,  но медная оплетка кабеля не защищает линию от магнитных полей.

Таблица 4.

2.4 Особенности распространения радиоволн различных диапазонов

Сантиметровые (УКВ) волны

Диапазон частот от 3 до 30 МГц - высокие частоты (ВЧ). Основной диапазон, используемый для любительской и профессиональной радиосвязи на расстояния в несколько тысяч и десятков тысяч километров.

Радиосвязь на декаметровых волнах проводится только с помощью пространственных волн, так как поверхностные волны в этом диапазоне имеют слабую способность к дифракции и кривизну земного шара практически не огибают. Обычно в дневное время для связи применяют «дневные» волны (от 10 до 20 м), а ночью, когда ионизация становится более слабой, - «ночные» волны (от 35 до 70 м). Связь на декаметровых волнах часто нарушается из-за глубоких замираний сигнала

Причины замираний:

Изменения разности фаз лучей, пришедших в точку приема по разным путям (интерференционные замирания с периодом несколько секунд); поворот плоскости поляризации вследствие двойного лучепреломления в ионосфере (поляризационные замирания);

Повышенное затухание в слое Д в периоды максимума солнечной активности вплоть до полного поглощения пространственной волны (длительность замирания до 60 мин);

Исчезновение слоя F₂ в высоких широтах и снижение МПЧ в средних широтах из-за корпускулярного излучения Солнца (внешние признаки - появление полярных слияний, длительность нарушений связи - несколько дней).

Меры борьбы с интерференционными и поляризационными замираниями:

прием на разнесенные антенны и на разнесенных частотах применение глубокой АРУ в приемниках при замираниях (из-за корпускулярного излучения Солнца) переход на более низкие частоты.

При связи на декаметровых волнах возможно появление «зоны молчания» в виде кольцевой области, которая заключена между радиусом действия поверхностной волны и расстоянием, на котором появляется отраженная от ионосферы пространственная волна. Для уменьшения «зоны молчания» рабочая частота должна быть ближе к МПЧ. Качество дальней связи на верхнем уровне диапазона частот может ухудшаться также из-за того, что в точку приема кроме основного сигнала приходит с большим временным сдвигом (до 0,1с) второй сигнал, прошедший более длинный путь по дуге большого круга (кругосветное эхо).

Раздел 3.

3.1. Расчёт основных параметров антенны.

Рабочая длина волны:

Расстояние между активным вибратором и рефлектором выбирается в пределах :

Расстояние между директорами лежит в пределах :

Число директоров примем

Длины директоров определяем из графиков рисунок 1.

Рисунок 1 – Длины директоров 2l, a – радиус проводника.

Длина первого директора:

Длина второго директора:

Длина третьего директора:

Длина четвёртого директора:

Длина пятого директора:

Длина шестого директора:

Длина седьмого директора:

Длина восьмого директора:

Длина девятого директора:

Длина десятого директора:

В качестве активного вибратора используем полуволновой вибратор, его длина:

Радиус проводников:

Тогда геометрическая длина антенны .

По графику (рисунок 2) зависимости ширины главного лепестка диаграммы направленности от  длины антенны, определим ширину главного лепестка диаграммы направленности по уровню половинной мощности. Отношение геометрической длины антенны к длине волны .

Рисунок 2 - Зависимость ширины главного лепестка диаграммы направленности от  длины антенны.

Из графика представленного на рисунке 2, видно что ширина диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности составляет , что и требуется в техническом задании.

3.2. Расчёт антенны типа «волновой канал» в программе MMANA.

Расчёт антенн в программе MMANA начинается с задания геометрических размеров антенны, величин директоров и активного вибратора. Источник колебаний устанавливается посредством подменю sourse, где w2c означает:

W – от английского слова wire – проводник

2 – порядковый номер проводника

C – источник расположен по центру

Так же необходимо указать тип нагрузки, в данном случае