Методические указания по выполнению курсовой работы по дисциплине «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства»

Рассчитывается входное сопротивление диполя для трёх длин волн λ_min, λ_ср, λ_max.

Полученные значения позволяют оценить рассогласование фидера с антенной в рабочем диапазоне волн.

6.8. Выбирается фидерная линия.

Тип фидера проектируемой антенны, как правило, открытый, сим-метричный двух- или четырехпроводной. Волновое сопротивление фи-дера W выбирается по известному входному сопротивлению нагрузки на средней частоте, т.е. Wф=Rвх(λср).

В передающих антеннах к фидерам предъявляются требования ми- нимума потерь в проводах, в изоляторах и на излучение. Для cнижения потерь на излучение провода располагаются достаточно близко друг от друга так, чтобы линия возбуждалась на противофазной волне.

Рис. 6.3

Волновое сопротивление двухпроводной линии (рис. 6.5) оп-ределяется по формуле

               W_ф=276*lg Д/а                              (6.7)

Волновое сопротивление четырехпроводной линии (рис.6.6) рассчитывается по формуле

(6.8)

Рис. 6.5                                                                                                 

              или, если d₁=d₂=d, то

                                                                 (6.9)

Для передающих антенн фидер выполняется из проводов диаметром 3...6 мм; расстояние между проводами 225...450 мм. Если волновое сопротивление фидера больше R_вх антенны, то применяют экспоненциальный трансформатор в виде линии, волновое сопротивление которой плавно меняется R_вх  до W_ф. Фидерный трансформатор подключается к вибратору (точки а, в, рис. 6.2) и может располагаться частично вертикально, а частично и горизонтально. При этом он одновременно является и снижением. Стандартные транс-форматоры двухпроводных фидеров бывают с коэффициентом транс-формации 700/350 и обозначаются ТФ2П 700/350; для четырех-проводных фидеров – ТФ4П 340/206, ТФ2П 600/300.

6.9. Рассчитывается модуль коэффициента отражения для волн λ_min, λ_ср, λ_max  если (W_ф≠Rвх(λ_cp)).

Предполагается использование стандартных двухпроводного (W_ф=600, 300 ом) или четырёхпроводного (W_ф=300, 208 ом) фидеров

(6.10)

6.10. Определяется коэффициент бегущей волны на этих же длинах волн.                                                                                    (6.11)

Согласование  считается удовлетворительным, если КБВ в рабочем диапазоне не хуже 0,2...0,5. Если согласование на краях рабочего диа-пазона получилось неудовлетворительным, то следует увеличить диа-метр плеч вибратора, после чего повторить расчёты по п.п. 4...10.

6.11. Рассчитывается КПД линии передачи

(6.12)

здесь ℓ-длина фидерной линии выбирается из конструктивных со-ображений (10...100), а коэффициент затухания фидера α может быть вычислен по формуле

(6.13)

где К₁=1,05...1,35; d-диаметр провода в см; λ-длина волны в м;

-удельная объёмная проводимость проводников (для меди 5*10⁷ см/м).

Значение коэффициента затухания α в формулу (6.12) подстав-ляется в Нп/м (α дБ/м=8,69 α Нп/м).

6.12. Определяется максимальная напряжённость электрического по-ля около проводов вибратора.

                                                                                                           (6.14)

где -мощность излучения в Вт, d-диаметр проводов в м.

Допустимой является величина порядка (6...8)*10⁵ в/м.

6.13. Уточняется максимально допустимая мощность, пропускаемая фидером.

(6.15)

где -допустимая амплитуда напряжённости поля (см. п. 12), -ра-диус проводов фидера в метрах.

14. Рассчитывается диаграмма направленности антенны.

Для антенн декаметрового диапазона принято характеристику на-правлености оценивать в трёх характерных плоскостях; в двух вер-тикальных () и в горизонтальной при

Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости

В инженерной практике принято определять диаграмму направ-ленности КВ антенн в горизонтальной плоскости в предложении от-сутствия влияния Земли. В таком определении она лишь приближённо отражает реальную диаграмму направленности.

Для расчёта следует воспользоваться следующей формулой:

(6.16)

При расчёте можно находить значения F(φ) через (5...10)°. При κℓ > π в горизонтальной плоскости появляются боковые лепестки. Направления нулей находят из соотношения

Если 2π > κℓ > π , то направления нулевого излучения будет[2]

(6.17)

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости.

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости, перпенди-кулярной оси вибратора, y = 90° (Н – плоскости) рассчитывается по формуле

F (D) = Sin ( k H Sin D),                                 (6.18)

где отсчет угла D ведется от Земли .

Для определения нулевых направлений излучения можно восполь-зоваться соотношением

D0 (p) = arcsin (p l / 2H),                                 (6.19)

где  p = 0, 1, 2, …

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости , проходящей че-рез ось вибратора при y = 0 ( Е – плоскость ), рассчитывается по формуле

Cos ( k l cos D ) – cos k l    

             F (D) =                                                    ·  sin (kHsin D)              (6.20)

( 1 – cos k l ) ·  sin  D    и представляет собой произведение диаграммы направленности обыч-ного симметричного  вибратора на множитель решетки (решетка из двух излучателей).

6.15. Рассчитывается коэффициент направленного действия  антенны Д. в направлении максимального излучения (при идеально проводящей Земле