Коммерциялық емес акционерлік  қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Радиотехника  кафедрасы 

 

 

АНТЕННА-ФИДЕРЛІК ҚҰРЫЛҒЫЛАР ЖӘНЕ  РАДИОТОЛҚЫНДАРДЫҢ ТАРАЛУЫ

5В071900 – Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының студенттері үшін курстық жұмысты орындауға арналған әдістемелік нұсқау

 

 

Алматы 2013

Құрастырушылар: Сүйеубаев О.Б., Накисбекова Б.Р. Антенна-фидерлік құрылғылар және радиотолқындардың таралуы. 5В071900 - Радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін курстық жұмысты орындауға арналған тапсырмалар мен әдістемелік нұсқаулар - Алматы: АЭжБУ, 2013.- 22 б.

 

Әдістемелік нұсқау курстық жұмысты орындауға арналған. Тапсырмаға сәйкес азшуылды бірайналы параболалық антеннаның конструктрленген және электродинамикалық есептеулерін жүргізуге қысқаша ұсыныстардан, тапсырма нұсқасын таңдауға арналған кестелерден, сондай-ақ ұсынылатын әдебиеттер тізімінен тұрады.

Әдістемелік нұсқау радиотехника, электроника және телекоммуникациялар мамандығының барлық оқу түрінің студенттеріне арналған.

Кесте - 8, әдеб.көрсеткіштері – 6 атау.

 

Пікір беруші: доцент С.А. Калиева

 

«Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес акционерлік қоғамының 2013 ж. басылым жоспары бойынша басылады.

 

ã «Алматы энергетика және байланыс университеті» ҚЕАҚ, 2013 ж.

Кіріспе

       

Бұл әдістемелік нұсқау ғарыштық және радиожелілік параболалық антенналарда, сонымен қатар радиоастрономияда кең қолданыс тапқан аз шуылдайтын бірайналы параболалық антенналардың есептелуіне арналған [1-3]. Жердің жасанды жерсеріктері (ЖЖЖ) мен жергілікті станциялар (ЖС) арасындағы жолдардың үлкен ұзақтығында, радиосигналдардың осы трассаларда айтарлықтай әлсіреуінде түйінделген жерсеріктік байланыстың спецификасы айналық антенналардың параметрлеріне және құрылымына қатаң талаптар қояды [6]. Сыртқы кедергілердің әсерін азайту үшін (Жердің, жергілікті радио қызметтердің және басқа да радиотехникалық жүйелердің сәулеленуі) антенналардың кедергіге қорғанысын жоғарылатып, бағытталу диаграммасының бүйірлік жапырақшаларының деңгейлерін төмендету қажет.

Құрылымының жеткілікті жиілігі және қарапайымдығы, әртүрлі  бағытталу диаграммаларын қалыптастыру мүмкіндігі, жоғары п.ә.к., төмен шулы температура – бұл қазіргі радиожүйелерде кең қолданыспен шартталатын айналық антенналардың негізгі артықшылықтары.

Берілген курстық жұмыстың мақсаты айналық антенналардың жобалануын меңгеру: олардың негізгі электродинамикалық параметрлерін және олардың құрылымдық есептеуін анықтау.

Курстық жұмыста айналық антанналардың жобалануында кең қолданылатын аппертуралық әдіспен орындалатын  айналық параболалық антенналардың сәулелену өрісін анықтау. Антеннаны жобалауға келтірілген техникалық параметрлер радиобайланыс [5]. Регламентіне сәйкес келтірілген және радиобайланыстың қазіргі талабына сай келеді. Берілген параметрлерге сәйкес жобаланған айналық антенналар байланыстың жерсеріктік және радиорелелік арналарында : NERA, Pasolink, Радиан; деректер тасымалы және телефонияға арналған кішігірім станцияларда (VSAT); жерсеріктік теледидар байланыс жүйелерінде (Eutelsat, Галс, Telecom IIA, B, Tele-X, TVSat-2 және т.б.) қолданыла алады.

 

Айналы параболалық антеннаның есебі

 

Жұмыстың мақсаты: айналы параболалық антеннаның конструктивтiк есебiн шығаруды үйрену  және берiлген техникалық сипаттамаларына сәйкес өлшемдердi оптимизациялау.

 

1 Курстық жұмыстың көлемі

        

Курстық жұмыстың құрамында мыналар бар:

Көлемі 20-25 бет қолмен жазылған түсіндірмелі хат, оның құрамына мыналар кіреді:

а) бастапқы бет;

б) техникалық тапсырма;

в) парабалоид пен шағылыстырғыштың электродинамикалық және геометриялық параметрлерін сигнал/шуыл қатынасына байланысты есептеу;

г) параболалық антеннаның бағытталу диаграммасының (БД) кеңістіктік құрылымын есептеу;

д) антенналық жүйенің шуылдық температурасын есептеу;

е) антеннаның негізгі параметрлерін есептеу: бағытталған әрекет коэффициенті (БӘК), күшейту коэффициенті (КК), пайдалы әсер коэффициенті(ПӘК);

ж) антеннаның құрылымдық есептелуі.

Графикалық бөлігі, оның құрамына мыналар кіреді:

а) Е және Н жазықтықтарындағы полярлы координаталық жүйедегі шағылыстырғыштың өріс бойынша амплитудалық БД-сы;

б) Е және Н жазықтықтарындағы тікбұрышты координаталық жүйедегі параболалық антеннаның өріс бойынша амплитудалық БД-сы;

в) айна апертурасындағы өріс амплитудасының таралуы;

г) антеннаның құрылымдық сұлбасы.

 

2 Аз шуылдайтын параболалық антеннаның есептелу реті

            

Курстық жұмыс тапсырмасында мыналар көрсетіледі:

-                     Антеннаға келтірілетін генератор сигналының жиілігі.

-                     БД – ның басты жапырағының жартылық қуат деңгейіндегі ені.

-                     Бүйірлік жапырақшалар деңгейі.

-                     Шағылыстырғыш типі.

-                     Аспанның орташа жылдамдықты температурасы.

-                     Қабылдағыштың шуылдар температурасы.

-                     Фидерлі арна ұзындығы.

Есептеу кезінде келесідей кезекті ұсынуға болады:

Фидердің таңдалуы. Фидерлі тракттың шуылдық температурасын Т_ф және ПӘК – ті анықтау.

Параболоидтың геометриялық параметрлерін есептеу:

а) ашылу диаметрі;

б) сигнал /шуыл максималды қатынасы бойынша антенна геометриясын тұрақтандыру;

в) функциясының түрі cos^n/2y болатын шағылыстырғыштың БД-сының аналитикалық түрдегі сәйкестендірілуі және n санын таңдау;

г) ашылу бұрышын және фокусты қашықтық бұрышын анықтау.

Шағылыстырғыштың электродинамикалық және геометриялық параметрлерін есептеу.

Айна апертурасындағы өрістің таралуын есептеу.

Параболалық антеннаның БД-сын есептеу:

а) БД есептеу бағдарламасының блок – сұлбасын құру;

б) ЭЕМ (ЭВМ) – дегі БД-ны есептеу.

Антенналық жүйенің шуылдық температураларын есептеу.

Ауданның, эффективті ауданының, антеннаның БӘК және КК-ның қолданылуының толық коэффициентін есептеу.

Антеннаның құрылымдық есептелуі:

а) айнаның профилін есептеу;

б) айнаның құрылымын таңдау;

в) айнаны дайындау дәлдігіне және шағылыстырғыштың орнатылуына рұқсаттарды анықтау.

Бүйірлік жапырақшалардың берілген және есептік деңгейін салыстыру, осы деңгейлердің сәйкестігін қамтамасыз ету үшін ұсыныстарды шығару.

 

3 Есептеуге арналған бастапқы мәндер

 

3.1 к е с т е – жұмыс істеу жиілігі f, ГГц

Сынақ кітапшасының соңғы саны алдындығы сан										жылы
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
1.0	1.2	1.4	1.6	1.8	2.0	4.0	6.0	8.0	0.0	жұп
1.1	1.3	1.5	1.7	1.9	2.1	2.5	3.0	4.5	5.0	тақ

 

3.2 к е с т е - жарты қуатты деңгейдегі ДН ені 2Q^н_0,5, мрад

Сынақ кітапшасының соңғы саны											жылы
ені   ДН	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
2Qн0,5	43	46	39	53	57	61	65	67	72	76	жұп
2QЕ0,5	48	51	54	58	62	66	70	72	77	81	жұп
2Qн0,5	48	51	54	58	62	66	70	57	77	81	тақ
2QЕ0,5	53	56	59	63	67	71	75	72	82	86	тақ

3.3 к е с т е  – Сәулелену түрі 

Студенттің тегінің алғаш әрпі, жұп жыл	Сәулелену түрі	Студенттің тегінің алғаш әрпі, тақ жыл
Ю, А, Г, В, Я, Ы	Серіппе түріндегі контррефлекторы бар жартытолқынды симметриялы вибратор	А, Ж, Н, У, Щ
Э, Д, Б, Е, Л, К	Диск түріндегі контррефлекторға ие жартытолқындық вибратор	Б, З, О, Ф, Э, К
М, О, Ж, З, И, Ч	Пирамидалы рупор	В, И, П, Х, Ю, Г
Н, П, Р, У, Ф	Тікбұрышты толқынжалдың ашық соңы	Д, Л, С, Р, Ч, Ы
Т, Х, С, Ц, Ш, Щ	Конды рупор	Е, М, Т, Ш, Я, Ц

 

3.4 кесте - шеткі жапырақтар деңгейі [дБ]

Сынақ кітапшасының соңғы саны										жыл
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
-15	-16	-17	-18	-19	-20	-21	-22	-23	-24	жұп
-19	-20	-21	-22	-23	-24	-25	-26	-27	-28	тақ

 

3.5 кесте - аспанның орташа жарық температурасы Т_норт, ^оК

Сынақ кітапшасының соңғы саны алдындығы сан										жыл
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
5	6	7	9	10	11	12	13	14	15	жұп
15	13	12	11	10	9	8	7	6	5	тақ

 

3.6 кесте - қабылдағыштың шуылдық температурасы Т_қаб, ^оК

Сынақ кітапшасының соңғы саны										жыл
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
2000	1900	1800	1700	2300	1600	1500	1400	2100	2200	жұп
2300	2200	2100	2000	1900	1800	1700	1600	1500	1300	тақ

 

3.7 кесте - фидер сызығының ұзындығы  l_ф, м

Сынақ кітапшасының соңғы саны алдындағы сан										жыл
1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
5	6	7	10	8	15	13	12	14	11	жұп
6	10	14	8	7	11	15	5	12	13	тақ

 

4 Параболалық айнаның геометриялық өлшемдерін анықтау

 

4.1 Фидерді таңдау. Фидерлік тракттың шуылдық температурасын Т_ф  және ПӘК – ті анықтау

 

Фидерлік тракттың шуылдық температурасын Т_ф  және ПӘК-ті анықтау мына формулалар бойынша орындалады

Т_ф=67^о×a×l_ф ,

 

мұндағы α – тасымалдау арнасының өшу коэффициенті [дБ/м];

l_ф – фидерлі арнаның ұзындығы [м].

Т_ф=Т₀×(1-ПӘК),

 мұндағы   Т₀=290⁰ К.

 

Антенналық жүйенің шуылдық температурасын есептеу келесі формулалармен анықталады:

Т_а= Т_ф+ПӘК×Т_нср+ПӘК×Т₀×(1-a₁+ a₁u),

 

мұндағы u=(0.02 - 0.03) –айнаның шеттері арқылы шағылыстыру қуатының бір бөлігінің «құйылуын» есептейтін коэффициент,

a₁=1-cosⁿ⁺¹Y₀,

n-шағылыстырушы типімен анықталады.

T=T_а+T_пр.

 

4.2 Ашылу диаметрін анықтау

 

Айналық антенна – металдық бет түріндегі (айна) антеннаны шағылыстырушы мен біріншілік сәулелендіргіштен тұратын бағытталған антенна [2].  Параболалық айналық антенна 4.1 суретте келтірілген.

4.1 сурет – Айналық параболалық антенна

Параболалық антеннаның біркелкі қоздырылған ашылуы жағдайында БД-ң ені шамамен былай анықталады [3]:

                                2Q_0.5 » 1.02 ,                                            (4.1)

мұндағы 2Q_0.5 –жартылық қуат деңгейіндегі бағытталу диаграммасының ені, рад.;

l -радиосигнал антеннасымен сәулеленетін (қабылданатын) толқын ұзындығы;

R₀ –айнаның ашылу радиусы (4.1 сурет қараңыз).

Алайда ашылудың біргелкі қозуына қол жеткізу мүмкін болмай тұр. Айналық антеннаның БӘК –і егер қоздырушы өрістің амплитудасы ашылу қырларында ашылу ортасындағы амплитудасының үштен бірінен аз құрамаса ең үлкен мәнге ие болады.

Айнаның  ашылуының біркелкі емес қозуы ашылудың эффективті ауданының  азаюына байланысты БД-ң ең басты жапырақшасының кеңуіне әкеледі. Сонымен қатар, айналық антенналардың бағытталу диаграммаларының көбінесе осьтік симметриялары болмайды (сәулелендіргіштердің көбісі осьті симметриялы емес бағытталу диаграммаларын құрайды), яғни Е және Н жазықтықтарындағы басты жапырақша ені әртүрлі. Осы себептен тәжірибелік жағдайлардың көбісінде амалдың мынадай өзгеруі орындалады (4,1) [4].

2Q^Н_0.5 » 1.2 ,                                                (4.2)

2Q^Е_0.5 » 1.3 ,                                      (4.3)

 

мұндағы 2Q^Н_0.5 , 2Q^Е_0.5 –Н және Е жазықтықтарындағы сәйкесінше БД-ң кеңдігі.

Курстық жұмыста тапсырмада екі жазықтықта да бағытталу диаграммасының кеңдігі жайында мәлімет болуына байланысты, (4.2) және (4.3) теңдеулерінен d_p = 2R₀ ашылу диаметрін анықтауға болады және диаметрдің алынған екі мәнінен ең үлкенін таңдау қажет.

 

4.3 Айналық антеннаның ашылу бұрышын және фокустық қашықтығын анықтау

 

Сәулелендіргіштің орналасуына байланысты айнаға қатысты БӘК-ның белгілі бір мәнін алуға болады. R₀/f₀ –ң белгілі бір оптималды қатынасында БӘК-і ең көп. Бұл жоғалушы энергияның саны сәулелендіргіштің бағытталу диаграммасының пішініне және R₀/f₀ қатынасына байланысты болғандығымен түсіндіріледі. R₀/f₀ қатынасының оптималдыдан азаюы кезінде БӘК азаяды, себебі, айнаның қасынан өтетін энергияның бір бөлігі өседі. Бір жағынан бұл қатынастың өсуі қозудың біркелкі таралу заңынан үлкенірек ауытқуына байланысты БӘК-тің азаяюына әкеледі; R₀/f₀ оптималды мәні сәулелендіргіштің тұрақталған бағытталған диаграммасы бойынша анықталады (F(Q)= cos^n/2(Q) түріндегі функцияның шамалануы, мұндағы n сәулелендіргіштің БД созылу дәрежесін анықтайды). Сәулелендіргіштің әртүрлі типтерінің n мәндері 4.1 кестеде келтірілген.

 

4.1 к е с т е

Сәулелендіргіш түрі	n	R0/f0	n
1 Серіппе түріндегі контррефлекторы бар вибратор	2	1.25...1.43	0.83
2 Диск түріндегі контррефлекторға ие жартытолқындық симметриялы вибратор	4	1.0...1.25	0.82
3 Рупорлы және т.б. сәулелендіргіштер	6	0.8...1.0	0.81

 

4.2 сурет – сәулелендіргіштің орналасу нұсқалары

 

Антенна геометриясының сигнал/шуыл максималды қатынасы бойынша сәйкестендіруіне байланысты келесідей есептеу жүргізу қажет.

g сезімталдығы g=S×a₂×a₃×ПӘК×g^' формуласымен анықталады, бұл жердегі алғашқы төрт коэффициент Y₀ –ға байланысты емес, ал g'  есептеледі

 ,

мұндағы Т₁ =Т_пр+Т₀×(1-ПӘК)+ПӘК×Т_нср, S-айна аппертурасының ауданы.

 

Құрастырылған графикалық функцияның g(Y₀) максимумы бойынша, айнаның ашылу бұрышы анықталады (ашылу бұрышының Y₀ өзгеру қадамы 1^о көп емес).

f фокусты қашықтығы келесі қатынас негізінде есептеле алады:

 

Y₀ = 2 arctg .

Осылайша айнаның геометриялық өлшемдері анықталады.

 

5 Сәулелендіргіштің электродинамикалық және геометриялық сипаттамаларын есептеу

 

Есептеу сәулелендіргіштің геометриялық өлшемдерін анықтауға келтіріледі, бұл геометриялық өлшемдерде айнаның ашылу қырындағы өріс амплитудасының азаюы ашылу ортасындағы өріс амплитудасының үштен біріне және сәулелендіргіштің бағытталу диаграммасына дейін орындалады.

 

5.1 Диск түріндегі контррефлекторға ие жартытолқындық симметриялы вибратор

 

Диск түріндегі контррефлекторға ие вибратордың фазалық орталығы вибратор мен контррефлектор арасында, соңғысына жақынырақ орналасады. Негізінен контррефлекторлар диаметрлері 2d = (0.7 ... 0.8)l дисктер түрінде орындалады және БД-ы осьтік симметрияға жақынырақ диаграмма пішініне ие. Вибратор мен контррефлектор арасындағы қашықтық ширек толқын ұзындығына, ал вибратор ұзындығы – жарты толқын ұзындығына жақынырақ етіп алынады (2l » l/2).

Е жазықтығындағы осындай сәулелендіргіштің бағытталу диаграммасы мына формула бойынша есептеледі [11]

 

,

ал, Н жазықтығында – мына формула бойынша

.

Q^E мен Q^H  -ден кіші болған жағдайда бұл формулалар орындалады.

 

5.2 Серіппе түріндегі контррефлекторы бар жартытолқынды симметриялы вибратор

 

Мұндай сәулелендіргіш құрылымы 5.2 суретте келтірілген. Мұнда да вибратор жартытолқынды болып келеді 2l » l/2. d қашықтығы 0,1<d/l< 0,25 диапазонында, ал контррефлектор ұзындығы 2a » (1.05-1.1) 2l диапазонында таңдалады.

Бұл жағдайда БД келесі аналитикалық теңдеулермен сипатталады.

Е жазықтығында

 

.

5.2 сурет – Н жазықтығындағы  стерженьдер түріндегі контррефлекторы         

                                  бар симметриялы вибратор

 

Н жазықтығындағы  ,

мұндағы,     

пассивті және активті вибраторлардағы токтар амплитудаларының қатынасы;

j = p+arctg - arctg осы токтар арасындағы фазалар жылжуы;

b = 2p/l - толқындық сан.

Активті R₁₂ және реактивті X₁₂ өзара кедергі мәндері, сонымен қатар R_S22 контррефлектордың сәулелену кедергісінің активті құраушысының мәндері келесі графиктер бойынша анықталады (5.3 суретті қараңыз) [4].

 

5.3 сурет - Вибраторлы сәулелендіргіштердің кедергісінің геометриялық параметрлерге тәуелділігі

 

X_S22 қажетті мөлшері реактивті шлейфтің қосылуымен қамтамасыз етілуі мүмкін және j = p/2 шартынан анықталады.

 

5.3 Пирамидалы рупор

 

5.4а суретінде пирамидалы рупор ұсынылған.

Рупорлы антеннаның БД-сы [2,4] формулалары бойынша есептеледі.

Е жазықтығында

,

5.4 сурет-Аппертуралық сәулелендіргіштер

 

Н жазықтығында .

Рупордың a_р және b_р  көлденең өлшемдері келесі мысалдармен ашылудың ортадағы өрісіне байланысты қырларының үштен біріндегі өрістің құлауын қамтамасыз ету шартынан  анықталады. Қалыпты рупор үшін   (ең үлкен БӘК) көлденең және тік өлшемдері келесі қатынастармен байланысты:

Е жазықтығында        l_опт^E = b²_p/(2l);

Н жазықтығында        l_опт^H = a²_p/(3l);

 

мұндағы l_опт^E , l_опт^H –сәйкес жазықтықтардағы рупор ұзындықтары.

 

5.4 Тікбұрышты толқынжолдың ашық соңының сәулелендіргіші

 

Мұндай сәулелендіргіш өлшемдері (5.4, б суретті қараңыз) берілген толқын ұзындығы үшін (бірмодты режиммен қамтамасыз ету) сәйкес стандартты толқынжолдар қатарынан таңдалады [4].

 

Толқынжолдардың ашық ұшының БД-лары электр өрісінің кернеулігінің кең қабырға бойынан косинусоидалы таралуына ие идеалды сәулелендіргіш бет ретінде есептеле алады:

- Е жазықтығында ;

- Н жазықтығында ;

мұндағы a,b – толқынжолдың көлденең өлшемдері (5.4 б суретті қараңыз)

 

5.5 Конды рупор түріндегі сәулелендіргіш

 

Конды рупордың БД-н (5,4,в суреттен қараңыз) а радиусы бар идеалды дөңгелек шағылыстырғыш бет түріне арналғандай анықтауға болады

 

 ,

мұндағы - бірінші ұрпақты цилиндрлік Бессель функциясы.

Қалыпты конды рупордың өлшемдері бір-бірімен байланысты.

Рупордың аппертура радиусы өріс амплитуасының 1/3-ке дейін құлауының ашылу қырларында қамтамасыз етуінен таңдалады.

 

5.6 Айна аппертурасында өрістің таралуы

 

Айна аппертурасында өрістің таралуын есептеу келесі формулалар бойынша есептеледі

E_s(r)=cos²(Y/2)×F₀(Y),

r’=r/R₀=ctg(Y₀/2) tg(Y/2),

 

мұндағы F₀(Y)- сәулелендіргіштің бағытталу диаграммасы,

                Y₀ –ашылу бұрышы,

                Y - бастапқы бұрыш.

 

6 Бағытталу диаграммасын есептеу және параболалық антенннаның параметрлерін анықтау

 

Параболалық антеннаның кеңістіктік БД-ң инженерлі есептелуі қоздырушы өрістің кернеулігінің біркелкісіз таралуына ие идеалды дөңгелек синфазалы ауданның БД-н анықтауға әкеледі. Берілген жағдайда қоздырушы өрістің кернеулігін тарату көбінесе сәйкес жазықтықтағы сәулелендіргіштің БД –сы анықталады. Реттелген айналық параболалық антеннаның БД мынадай мысалға ие [1,2].

,

мұндағы J₁,J₂ – бірінші және екінші реттегі цилиндрлік Бессель функциялары

k₁ =  = cos²(Y₀/2)F_обл(Y₀)

сәулелендіргіштен айнаның ортасына және қырына дейін қашықтық айырмашылығын есептегендегі ашылу қырындағы қоздырушы амплитудасы ашылу ортасындағы амплитудадан неше есе аз екенін көрсететін коэффициент.

E_кр, E_max – ашылудың ортасындағы және қырындағы өріс амплитудалары.

Есептеулерін ЭЕМ – де орындау қажет.

Айналық антеннаның бағытталған әрекетін шамаланған коэффициенті келесі өрнекпен анықталады [1].

,

мұндағы S – ашылу ауданы;

 – бетті қолданудың нәтижелеуші коэффициенті.

Айналық антеннаның ПӘК шамамен 0,9 екенін ескере отырып, оның күшейту коэффициентін есептеуге болады.

Антенна параметрлерін дәл анықтау.

Бетті қолдану коэффициенті

К_и=g a₁ a₂ a₃,

мұндағы, a₂=(1-2 u)²

a₃=exp(-d²),

.

s_а/2R – айна профилінің орындалу дәлдігі (көбінесе 0,4×10^-3- 10^-5 шектерінде).

Антеннаның эффективті ауданы

S_эфф=p×R²×K_и.

Бағытталған әрекет коэффициенті

D=(2pR/l)²×g×a₁×a₂×a₃.

Антеннаның күшейту коэффициенті

G=ПӘК×D.

 

7 Антеннаның құрылымдық есептелуі

 

7.1 Антенна профилін есептеу       

 

Айналық антенналар ашылудың симфаздық қозуы кезінде ең үлкен БӘК-ке ие (толқынның жазық фазалық фронты). Айнаның параболалық профилі айналу параболойдының фокусында орналасқан сәулелендіргіштен ашылудың әрбір жазықтығына дейінгі электрлік бірдей жолдардың ұзындығын қамтамасыз етеді (парабола қасиеті). Полярлы координата жүйесінде парабола мына теңдеумен сипатталады.

 ,

 

мұндағы r,y - полярлы координаталар, f фокусты қашықтық.

Берілген жағдайда y 0-ден y₀ дейін өзгереді.

 

7.2 Айна құрылымын таңдау

 

Желдік жүктелімді және салмақты азайту мақсатымен айна беті көбінесе перфорланған немесе торлы болып орындалады (7.1 суретті қараңыз).

 

 

 

 

 

Рисунок 7.1.Конструкция зе

 

7.1 сурет - Айна құрылымы

 

Айнаның мұндай құрылымында сол арқылы энергия бөлігі  қарама-қарсы жағымсыз сәуле шығару арқылы өтеді. Өту коэффициентінің мәні кері бағытта мүмкін болады.

 

,

мұндағы P_обр , P_пад – кері бағыттағы сәулелену және сәйкесінше айнағақұлаушы сәулеленудің қуаты. Перфорланған сәулелендіргіш үшін тесік диаметрі 0,2l аз болуы, тесікшелердің қосымша ауданы кезінде барлық айна ауданынан 0,5...0,6 көп болмауы тиіс.

Екі сызықты тор өткізгіштер арасындағы 0,1l  аз қашықтықта және 0,01l аз емес өткізгіштер диаметрінде қанағаттандырарлық түрде жұмыс істейді.

 

7.3 Дайындау дәлдігіне рұқсаттарды анықтау

 

Айнаны дайындаудың дәл еместігі ашылу кезінде өрістің синфазды еместігіне әкеледі. ±p/4 көп емес айнаның ашылуындағы өрістің фазалық бұрмалануы рұқсат етіледі. Осы кезде антеннаның күшейту коэффициентінің азаюы бірнеше пайыздан аспайды [3].

Параболоидтың беті жазық емес болсын (шығулар және тереңдеулер). Идеалды беттен ең үлкен ауытқуды r бағытында Dr – мен белгілейміз (7.2 суретті қараңыз).

 

 

 

 

 

 

 

7.2 сурет – Айнаны дайындаудың дәлдігіне рұқсаттар

 

r – дан ең үлкен ауытқу орнындағы жазық еместіктен шағылысқан сәуле жолы Dr+DrcosY мөлшерге өзгереді, ал сәйкес фазалар жылжуы Dj = bDr(1+cosy) мөлшерін құрайды және ол p/4 мөлшерден аспауы керек, осыдан:

.

Dr үшін алынған өрнектің сарапталуы параболоидтың ортасының қасында (Y=0) айнаның дайындау дәлдігі ең жоғары екендігін көрсетеді. Мұнда идеалды беттен ең үлкен ауытқу l/16 өлшемнен аспауы қажет, параболоид қырында дәлдікке талаптар ең аз болып табылады.

Сәулелендіргіштің қондырғысының дәлдігі сонымен қатар, ашылудағы ең үлкен рұқсат етілген фазалық бұрмалану нормалармен анықталады [6]. Сәулелендіргіштің фазалық ортасы Dx орын ауыстырсын (7.3 суретті қараңыз).

Сонда фазалық орталықтан ашылуға дейінгі сәуле жолдарының ұзындығы үлкейеді. Жолдардың ең үлкен ұзаруы айна төбесіне құлайтын сәулелерде орындалады. Аз орын ауыстыруларда бұл жолдардың ұзаруын шамамен Dx сosY секілді анықтауға болады.

,

мұндағы  - фазаның өзгеруі, сәйкесінше сәулелендіргіш қондырғысының ашылуының қырында және ортасындағы дәлсіздіктер пайда болатын фазалық бұрмаланулар болатын өлшемді құрайды. Бұл өлшем p/4 – тен аспауы қажет. Осыдан мынаны аламыз:

.

Осылайша, ашылу бұрышының өсуімен сәулелендіргіш дәлдігі және қондырғысы фокуста жоғарылайды.

 

 

 

 

 

 

 

7.3 сурет – Сәулелендіргіш қондырғысының дәлдігіне рұқсаттар

 

А қосымшасы

 

А.1

А1 кестесі – тікбұрышты волноводтың параметрлері

fmin – fmax, ГГц	0.96 - 1.46	1.45 - 2.2	2.17 - 3.3	3.22 - 4.9	4.64 – 7.05	6.57-10.0
a ´ b [см]	19.5 ´ 9.8	12.9 ´ 6.5	18.6 ´ 4.3	5.8 ´ 2.9	4.0 ´ 2.0	2.8 ´ 1.3
a [дБ/м]	0.00405	0.00749	0.0138	0.0249	0.0431	0.0794

 

                                                  Б қосымшасы

 

         Б.1

Б1 кестесі -  Коаксиалді кабелдің өшу коэффициенті

Тип кабеля	f = 1 ГГц	f = 5 ГГц	f = 10 ГГц
РК - 50 - 2 -12	0.4	0.7	1.3
РК - 50 - 3 -13	0.15	0.58	1.3
РК - 75 - 2 -12	0.24	0.75	1.3
РК - 75 - 3 -13	0.11	0.5	0.9
РК - 100 - 7 -11	0.08	0.11	0.9

 

Әдебиеттер тізімі

 

1. Ерохин Г.А. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. - М.:Горячая линия-Телеком, 2004. - 496 с.

2. Фролов О. Антенны для земных станций спутников радиосвязи.- М.: Высшая школа, 2000. - 376 с.

3.Кочержевский Г.М., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные устройства. - М.:Радио и связь, 1989. - 352 с.

4.Хмель В.Ф., Чаплин А.Ф., Шумлянский И.И. Антенны и устройства СВЧ. - Киев: Вища школа,1990. - 232 с.

5. Регламент радиосвязи. Т. 1. – М.: Радио и связь, 1995.-509 с.

6. Спутниковая связь и вещание/ Под ред. Кантора Л.А. – М.: Радио и связь, 1997. – 526 с.

 

Мазмұны 

 

Кіріспе                                                                                                                        3

1 Курстық жұмыстың көлемі                                                                                   4

2 Аз шуылдайтын параболалық антеннаның есептелу реті                                 4

3 Есептеуге арналған бастапқы мәндер                                                                  5

4 Параболалық айнаның геометриялық өлшемдерін анықтау                             8

5 Сәулелендіргіштің электродинамикалық және геометриялық сипаттамаларын есептеу     11

6 Бағытталу диаграммасын есептеу және параболалық антенннаның параметрлерін анықтау         16

7 Антеннаның құрылымдық есептелуі                                                                  17

Б қосымшасы                                                                                                           20

А қосымшасы                                                                                                           21

Әдебиеттер тізімі                                                                                                     21

 

                                                                    Жинақтық жоспар 2013 ж., реті. 109