Расчет рупорной антенны

Факультет гражданской авиации

Кафедра естественнонаучных и общепрофессиональных дисциплин

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине

«АНТЕННЫЕ УСТРОЙСТВА СВЕРХВЫСОКИХ ЧАСТОТ»

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ        3

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ        4

1.1 Описание рупорных антенн и излучателей, применяемых в гражданской авиации.        4

1.2. Назначение, направленные свойства и оптимизация рупорных антенн.        5

2. РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ        6

2.1. Исходные данные:        6

2.2. Теоретический расчёт параметров антенны.        6

3. ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.        9

3.1. Диаграммы направленности        9

3.2. Рупорная антенна, графический чертеж.        11

ЗАКЛЮЧЕНИЕ        12

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ        13

ВВЕДЕНИЕ

Для обеспечения безопасности полетов воздушных судов Международная организация гражданской авиации (lCAO) производит повышение требований к радиооборудованию воздушных судов и наземным средствам радиотехнического обеспечения полетов (РТОП). При этом качество функционирования радиотехнических систем в большей степени зависит от свойств и параметров антенн, что позволяет отнести антенные устройства к одному из основных элементов как бортовых, так и наземных радиотехнических средств.

Антенна – это устройство, которое принципиально излучает электромагнитную энергию бесконечно далеко в пространство.

Курсовая работа посвящена расчетам параметров рупорной антенны. Работа актуальна в связи с широким применением рупорных антенн в гражданской авиации.

Цель работы – изучение принципов работы и конструкции рупорных антенн; их моделирование; исследование зависимости диаграммами направленности от размеров рупора и амплитудно-фазового распределения в раскрыве; измерение коэффициента усиления рупорных антенн. 

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1 Описание рупорных антенн и излучателей, применяемых в гражданской авиации.

Для получения более узких ДН сечение стандартного волновода можно плавно увеличивать, превращая волновод в рупор. При этом предполагается, что структура поля в волноводе в основном сохраняется. Плавное увеличение сечения волновода улучшает также согласование его со свободным пространством, т.к. увеличение раскрыва рупора в плоскости Н приводит к приближению длины волны в рупоре λн к длине волны в свободном пространстве λ. При этом коэффициент отражения [Ѓ] стремится к нулю.

Основные типы рупоров образуются в результате расширения прямоугольного и круглого волноводов. Если расширение прямоугольного волновода происходит только в одной плоскости, то получается секториальный рупор. В зависимости от того, в какой плоскости происходит расширение, различают Н - (рисунок 1,а) и Е - (рисунок 1,б) секториальные рупоры. Если прямоугольный волновод расширяется сразу в двух плоскостях, получается пирамидальный рупор. Последний может быть остроконечным (рисунок 1,в) и клинообразным (рисунок 1,г). Кроме рассмотренных выше можно встретить и комбинированный прямоугольный рупор (рисунок 1,д). Расширяющийся круглый волновод образует конический рупор (рисунок 1,е).

[pic 1]

Рисунок 1.1 - основные типы рупоров

Рассматривая продольное сечение прямоугольного рупора плоскостью Е или Н, введем основные параметры, которые характеризуют рупор (рисунок 2). Величина R называется длиной рупора, точка О – вершиной рупора, угол при вершине 2φо - углом раскрыва, ар - размер раскрыва рупора.

[pic 2]

Рисунок 1.2. - сечение рупора

1.2. Назначение, направленные свойства и оптимизация рупорных антенн.

Строгая теория рупорных антенн до сих пор не создана. Поэтому для определения электромагнитного поля в излучения в дальней зоны этих антенн (решения внешней задачи теории антенн) используется приближенный апертурный метод расчета. Как и в случае анализа волноводного излучателя предполагается, что напряженность поля на внешней поверхности стенок рупора равна нулю. Отраженную ЭМВ основного типа обычно не учитывают в силу хорошего согласования волнового сопротивления рупора с волновым сопротивлением свободного пространства (ρА≈ ρсв.). Поэтому для строгого решения вешней задачи для рупорных антенн нет, то единственным критерием приемлемости апертурного метода расчета является эксперимент. Для области главного лепестка и ближайших нему боковых лепестков ДН апертурных антенн – экспериментально снятые параметры ДН хорошо согласуются с аналогичными параметрами ДН, рассчитанными апертурным методом.