Расчет электродинамических характеристик пассивного переизлучателя. Изготовление макета и измерение характеристик

4. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОДИНАМИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАССИВНОГО ПЕРЕИЗЛУЧАТЕЛЯ, ИЗГОТОВЛЕНИЕ МАКЕТА, ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК.

4.1 Расчет электродинамических характеристик пассивного переизлучателя.

Геометрии антенн, подготовленные для анализа их электродинамических свойств с помощью программы, представлены в таблицах 3-4. Полученные расчетные характеристики приведены на графиках.

Для наружной антенны:

Таблица 3. Геометрия наружной антенны.

N	Xнач	Xкон	Yнач		Yкон	Zнач	Zкон	Радиус элемента
1	0	0	0		0	0	0,3767	0,0123
2	-0,23433	-0,23433	0		0	0	0,25283	0,0123
3	0,09867	0,09867	0		0	0	0,20658	0,0123
4	0,2405	0,2405	0		0	0	0,19888	0,0123
5	0,45633	0,45633	0		0	0	0,19452	0,0123
6	0,6444	0,6444	0		0	0	0,1858	0,0123
7	0,84483	0,84483	0		0	0	0,185	0,0123
8	1,06992	1,06992	0		0	0	0,185	0,0123
9	1,30733	1,30733	0		0	0	0,185	0,0123
10	1,57558	1,57558	0		0	0	0,185	0,0123
11	1,83459	1,83459	0		0	0	0,17575	0,0123
12	2,035	2,035	0		0	0	0,17575	0,0123
13	2,28475	2,28475	0		0	0	0,17575	0,0123
14	2,63625	2,63625	0		0	0	0,17575	0,0123
15	2,87984	2,87984	0		0	0	0,17267	0,0123

Рис. 9. Зависимость КСВ от нормированной частоты (f_норм=925 МГц) .

Рис.10. Зависимость модуля коэффициента отражения от нормированной частоты (f_норм=925 МГц).

Рис.11. Зависимость входного сопротивления от нормированной частоты (fнорм=925 МГц).

Рис.12. Нормированная диаграмма направленности в меридианальной и азимутальной плоскостях () на частоте f=878.75 МГц.

Рис.13. Нормированная диаграмма направленности в миридианальной и азимутальной плоскостях ( ) на частоте f=901.875 МГц.

Рис.14. Нормированная диаграмма направленности в меридианальной и азимутальной плоскостях () на частоте f=925 МГц.

Рис.15. Нормированная диаграмма направленности в миридианальной и азимутальной плоскости () на частоте f=948.125 МГц.

Рис.16. Нормированная диаграмма направленности в миридианальной и азимутальной плоскостях () на частоте f=971.25 МГц.

Рис.17. Зависимость КНД и КУ от нормированной частоты

(f_норм=925 МГц).

Рис.18. Зависимость КНД и КУ от нормированной частоты

(f_норм=925 МГц).

Для внутренней антенны:

Таблица 4. Геометрия внутренней антенны.

N	Xнач	Xкон	Yнач	Yкон	Zнач	Zкон	Радиус элемента
1	0	0	0	0	0	0,37670	0,0123
2	-0,23433	-0,23433	0	0	0	0,25283	0,0123
3	0,09867	0,09867	0	0	0	0,20658	0,0123
4	0,2405	0,2405	0	0	0	0,18000	0,0123

Рис.19. Зависимость КСВ от нормированной частоты

(F_норм=925 МГц).

Рис.20. Зависимость коэффициента отражения от нормированной
частоты (F_норм=925 МГц).

Рис.21. Зависимость входного сопротивления от нормированной частоты (F_норм=925 МГц).

Рис.22. Нормированная диаграмма направленности на частоте f=878,75 МГц.

Рис.23. Нормированная диаграмма направленности на частоте f=901,875 МГц.

Рис.24. Нормированная диаграмма направленности на частоте

f=925 МГц.

Рис.25. Нормированная диаграмма направленности на частоте f=948,125 МГц.

Рис.26. Нормированная диаграмма направленности на частоте f=971,25 МГц.

Рис.27. Зависимость КНД и КУ от нормированной частоты

(f_норм=925 МГц).

4.2. Изготовление макета.

Пассивный переизлучатель состоит из двух антенн: наружной и внутренней. Наружная директорная антенна состоит из следующих основных деталей: несущей стрелы, вибраторов, различных крепежных приспособлений. В качестве материала для изготовления вибраторов и несущей стрелы будем использовать алюминиевые трубки. При изготовлении директорных антенн широко применяются различные алюминиевые сплавы: АМц, Д1, Д16, Амг2Н, Амг16, АД-31. Материалы из мягкого сплава Амц очень пластичны, легко поддаются гибки и сварке, однако детали из этого материала легко деформируются под действием нагрузок. Материалы из сплавов Д1 и Д16 имеют высокую механическую прочность, однако гибка и сварка деталей затруднительна. Наилучшими качествами для изготовления антенн обладают материалы из сплавов Амг2Н и АМг16 , имеющие высокую механическую прочность в сочетании с пластичностью. Эти материалы легко поддаются гибки и хорошо свариваются. Вибраторы наружной антенны выполнены из трубок алюминиевого сплава Амг2Н диаметром 8 мм и с толщиной стенок 1 мм.

  При выборе материалов для крепежа необходимо помнить, что некоторые из них при непосредственном контакте образуют недопустимую электрохимическую пару, приводящую к постепенному разрушению деталей в месте контакта. Это явление сказывается особенно сильно при повышенной влажности и в условиях морского климата. В соответствии с требованием ГОСТ 11289-80 все металлические части антенны должны иметь противокоррозийную защиту. Для районов суши, кроме районов с очень холодным климатом ( общеклиматическое исполнение ) крепежное приспособление должно быть хромировано.

Весь процесс изготовления пассивного переизлучателя состоит из двух частей: заготовительная часть и сборочная часть. Наиболее трудоемкая часть – это заготовительная, так как необходимо изготовить все элементы конструкции. На сборочном этапе все эти элементы соединяются в единое целое. Содержание операций, их последовательность и количество зависят от требований к изготовлению деталей и типа производства.

Практически всегда существует несколько технически возможных реализаций отдельных операций для определенных условий производства, из которых можно определить доминирующий экономически целесообразный вариант.

Металлические крепежные приспособления ( фигурные планки, крестообразные соединители и т.д. ) изготавливаются методом холодной штамповки.

Все методы формообразования, вне зависимости от физической природы исходных материалов, могут быть отнесены к трем основным группам: штамповке и другим сходным с ней методам обработки давлением, различным методам прессования и литья.

Все перечисленные методы характеризуются:

 высокой производительностью;

 малой трудоемкостью;

 относительно высокой и почти постоянной точностью;

 возможность полной автоматизации.

Совокупным результатом перечисленных достоинств является высокая экономическая эффективность методов, проявляющаяся в условиях серийного и, в особенности, массового производства.

Горячее прессование пластмасс – это основной способ изготовления деталей из сырьевых термореактивных пластмасс. В качестве универсального оборудования, являющегося источником внешнего давления, используют гидравлические прессы различного конструктивного оформления. Процесс формообразования осуществляется в пресс-формах, выполняющих функции специального технологического оснащения. Используют два способа прессования: прямое и литьевое. Прямое прессование является простым и дешевым способом изготовления пластмассовых деталей несложной конфигурации. Пресс-материал в необходимом количестве размещается в загрузочной камере являющейся продолжением полости нижней полуформы. Нагреваясь от стенок пресс-материал переходит в пластичное состояние и формообразование детали происходит при полном смыкании полуформ. Нижняя полуформа называется матрицей, верхняя ( подвижная ) – пуансоном. Матрица является элементом, в котором прессуемые детали приобретают заданную форму. Очертание оформляющее полость матрицы соответствует наружной конфигурации прессуемой детали. Пуансон обеспечивает передачу давления на пресс-материал, находящийся в загрузочной камере, и оформляет внутреннюю и верхнюю поверхность детали. Для устранения излишков материала при прессовании между пуансоном и матрицей предусматривают кольцевой зазор 0,05-0,1 мм., а также специальные канавки на пуансоне. Из-за усадки детали при остывании она остается в полуформе с наибольшим количеством отступов. Для снятия детали с пуансона используются съемники, для извлечения из матрицы – выталкиватель.

4.3. Измерение электродинамических характеристик пассивного переизлучателя.

Экспериментальное измерение характеристик пассивного переизлучателя, сконструированного по рассчитанным с помощью программы геометрическим размерам, проводилось на комплекте измерительной аппаратуры Р4-11. Данный комплект аппаратуры позволяет измерять входные характеристики антенн (комплексное входное сопротивление, коэффициент стоячей волны) в диапазоне частот от 20 МГц до 1,2 ГГц, что полностью перекрывает весь рабочий диапазон частот разработанного переизлучателя.

Рис.28. Экспериментальная и расчетная зависимости КСВ от нормированной частоты (f_норм=925 МГц).

Экспериментальное измерение коэффициента усиления и диаграммы направленности не имеет смысла, так как расчетные и экспериментальные значения КСВ оказались достаточно близкими друг к другу, то на этом основании можно сделать вывод, что коэффициент усиления и диаграмма направленности изготовленной наружной антенны также будут совпадать с расчетными значениями.