Курсовая работа: Расчет перископической антенны радиорелейной станции прямой видимости

- Двухзеркальные (по схеме Кассегрена или Грегори)

2. Офсетные

3. Рупорно-параболические

4. Перископические

Легко обеспечивают высокую направленность, широкополосны, имеют сравнительно простую конструкцию. При высоких частотах требования к точности изготовления очень жесткие (отклонения порядка ). Круговая поляризация обеспечивается конструкцией облучателя или введением дополнительных элементов, что усложнит и утяжелит конструкцию.

Выбор конструкции антенны

Перископическую антенную систему можно разбить на две части: излучающая антенна и переизлучатель. Излучающая антенна состоит, в свою очередь, из облучателя и нижнего зеркала. Переизлучатель называется иначе верхним зеркалом. Излучающая антенна располагается обычно на небольшой высоте вблизи передатчика или усилительного устройства, соответственно передающего или принимающего сигнал из антенны.

Верхнее зеркало располагается на довольно значительной высоте и крепится на башне. Высота расположения верхнего зеркала или высота башни определяется исходя из расстояния между соседними ретрансляционными пунктами. Зеркала антенны устанавливаются и ориентируются таким образом, чтобы энергия электромагнитных колебаний, излученных антенной, перехватывалась верхним зеркалом и направлялась на соседнюю ретрансляционную станцию.

Наиболее рациональным является вариант с разнесенным облучателем и нижним зеркалом. В данном случае облучатель располагается вблизи передатчика, что обеспечивает минимальную длину волновода, соединяющего облучатель с передатчиком. Нижнее зеркало отнесено далеко от облучателя, что облегчает условия согласования облучателя с нижним зеркалом.

По форме поверхности зеркала могут быть выполнены в виде части поверхности параболоида или эллипсоида вращения. В простейшем случае зеркало может быть выполнено плоским. Форма зеркала определяет дополнительные условия фокусировки луча внутри антенны. Эллипсоидальная форма зеркала обеспечивает наилучшие фазовые соотношения луча на выходе антенны. Для получения минимальных фазовых искажений сигнала на выходе антенны наиболее рациональным считается вариант с эллипсоидальным нижним и параболическим верхним зеркалами, который мы и будем использовать.

Облучатель расположен в одном из фокусов эллипсоида, а центр переизлучателя - в другом фокусе. Главная ось параболоида, частью которого является верхнее зеркало, направлена на приемную антенну. Поток энергии от нижнего зеркала к верхнему будет несколько сужаться, что приводит к некоторому увеличению к.п.д. передачи по сравнению с параллельным пучком.

По форме контура зеркала могут быть квадратными, ромбическими, эллиптическими и круглыми. Последняя форма является наиболее удобной в технологическом отношении и обеспечивает получение диаграммы направленности антенны с меньшим уровнем боковых лепестков. В нашем случае форма контура зеркала не будет точно круглой, но с достаточной степенью точности мы можем считать ее таковой.

В качестве облучателя нижнего зеркала в сантиметровом диапазоне волн удобно использовать пирамидальный рупор.

При больших, по сравнению с длиной волны, раскрывах зеркал и больших, по сравнению с раскрывами, расстояниях между зеркалами, что обычно имеет место в перископических системах, возможно сделать следующие допущения:

1. Расчет распределения поля от эллипсоидального нижнего зеркала у поверхности верхнего производят по формулам диаграммы направленности для дальней зоны синфазно возбужденной плоской поверхности с теми же размерами и распределением амплитуд, что и реальное зеркало.

2.Форму фазового фронта волны у поверхности верхнего зеркала можно считать сферичной с центром на поверхности нижнего зеркала. Поэтому, для получения плоского фазового фронта на выходе антенной системы необходимо верхнее зеркало сделать параболоидальным с фокусом параболоида в центре нижнего зеркала.

Для обеспечения передачи энергии от нижнего зеркала к верхнему с минимальными потерями необходимо, чтобы нижнее зеркало имело определенную форму и ширину диаграммы направленности. От ширины диаграммы направленности нижнего зеркала зависит размер верхнего. Требуемая диаграмма направленнотси нижнего зеркала должна быть узкой. Последнее требование приводит к увеличению его размеров. Наиболее типичным для перископической антенны являются примерно равные размеры верхнего и нижнего зеркал.

Расчет высоты установки антенны над поверхностью Земли

1. Расчет рабочей частоты

Рассчитаем рабочую частоту колебаний по формуле:

- средняя частота передатчика; - средняя частота приемника.

=

Рабочую длину волны определим по формуле:

=

где с = 3 • 10⁸ м/с - скорость света.

==0,0598 м

2. Расчет высоты установки антенны

Опредилим высоту башни, исходя из условия, что расстояние между радиорелейными станциями 65км-дальность прямой видимости:

=(+)