К основным энергетическим характеристикам антенны относят коэффициент усиления и коэффициент направленного действия.
Коэффициент усиления передатчика:
Для того, чтобы выразить G пер в разах необходимо использовать известное соотношение:
(4.1)
Коэффициент направленного действия (КНД) определяется как отношение коэффициента усиления к КПД (для двузеркальных антенн КПД примем равным 0,8). При этих значениях, КНД определиться как:
; (4.2)
КНД=18448,854
Расчет радиуса раскрыва большого зеркала
В предварительных расчетах радиус раскрыва вычисляется без учета площади затенения. Для определения предварительного радиуса раскрыва (R/0) используем следующее соотношение:
(4.3)
где КИП примем равным 0,6;
(4.4)
Выразим из данного соотношения площадь раскрыва и затем определим R/0:
(4.5)
Площадь окружности определяется по формуле:
(4.6)
В результате получим, что предварительный радиус равен:
Теперь мы можем получить диаметр как большого, так и малого зеркал:
(4.7)
При этом диаметр малого зеркала определяется в соответствии с рекомендациями:
В дальнейшем нам необходимо учитывать площадь затенения, иными словами определить площадь малого зеркала, и соответственно вычислить радиус раскрыва с учетом этой площади. Площадь тени можно определить как:
, (4.8)
где
Теперь нам необходимо проверить соотношение R/0 < R0. Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что условие удовлетворено. Дальнейший расчет основан на выборе угла раскрыва (Ψ0) и угла облучения (φ2):
Ψ0= 1000…1050, примем Ψ0=1030;
φ2= 400…410, примем φ2=410;
Расчет эксцентриситета малого зеркала гиперболы, фокусных расстояний зеркал и диаметра облучателя
; (4.9)
Для дальнейшего расчета нам необходимо определить фокусное расстояние большого (F) и малого (f) зеркал. Это можно сделать, используя следующее соотношение:
; (4.10)
Из приведенного выше соотношения видно, что F э определится как:
; (4.11)
Теперь рассчитаем фокусное расстояние малого зеркала, при этом формула для его определения выглядит следующим образом:
; (4.12)
Разность расстояний от фокусов до произвольной точки на поверхности гиперболоида постоянна, т.е. , где 2а – это расстояние между его вершинами. Расстояние между фокусами гиперболоида . При этом эксцентриситет образующей гиперболы равен .
Рисунок 4.2 – графическое представление расстояний 2С и 2а
Теперь можно отыскать численные значения расстояний 2С и 2а. Для этого используем выражение:
; (4.13)
;
Выполним проверку на условие , условие удовлетворено, следовательно, расстояния найдены, верно.
Необходимо определить диаметр облучателя:
; (4.14)
Таким образом, диаметр облучателя можно определить как:
;
При этом условие выполняется.
Расчет питающей линии
В качестве облучателя используется конический рупор, питание таких рупоров осуществляется от круглого волновода или через плавный переход от прямоугольного.
Применим круглый волновод с основной волной . Волновод должен подводить к облучателю только волну и пропускать заданную мощность.
Соотношение радиуса волновода и критической длины волны в волноводе:
Отсюда r, учитывая, что
Нижняя граница работы волновода на основной частоте определим:
=7,7 мм
Таким образом, радиус волновода надлежит выбирать из полученного неравенства:
Выбираем
из-за возможных неоднородностей, качества поверхности внутренних стенок волновода, чистоты заполняющего волновод воздуха большее значение брать не рекомендуется.
Определим максимальную мощность, которая может быть передана через волновод:
В четвертой главе произведена сравнительная характеристика антенн спутниковой связи. Наиболее актуальной для использования в проекте является двухзеркальная антенна по схеме Кассегрена. Произведен методический расчет:– диаметров большого и малого зеркал: – радиуса раскрыва;– фокусных расстояний зеркал и диаметра облучателя;– волноводной линии.
Следует отметить, что на судне приемно-передающая антенна устанавливается на гиростабилизирующую платформу, которая нейтрализует отклонение направления сигнала при качке, за счет специальной конструкции.
Дата: 2019-07-31, просмотров: 253.