Устройства СВЧ и антенны

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ                                     РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южный федеральный университет»

Институт радиотехнических систем и управления

КУРСОВАЯ РАБОТА

по курсу

«Устройства СВЧ и антенны»

Вариант 27

Выполнил:

Студент группы РТсо3-1

Проверил:

к.т.н., доцент каф. АиРПУ

Таганрог 2015

Лист замечаний

Техническое задание

1. Рассчитать фазированную антенную решетку 3G сотовой связи:

1. Диапазон частот 806-960 МГц ± 2%
2. Тип излучателя – выбрать (полуволновый вибратор)
3. Поляризация поля – линейная, выбирается при установке.
4. Ширина ДН в вертикальной плоскости - 12 град.
5. Ширина ДН в горизонтальной плоскости - 20 град.
6. Коэффициент усиления ≥ 10 дБ.

2. Определить количество излучателей, рассчитать диаграмму направленности.

Радионавигация — область науки и техники, охватывающая радиотехнические методы и средства вождения автомобилей, кораблей, летательных и космических аппаратов, а также других движущихся объектов.

Радионавигационные системы принадлежат к классу радиотехнических систем извлечения информации, в которых сведения об объектах получаются из принимаемых радиосигналов. В основу работы РНС положены три физических принципа, объективное существование которых делает возможным использование радиосигналов в навигационных задачах:

1. Скорость распространения радиоволн в условия однородной и изотропной среды является постоянной.

2. Распространение радиоволн в произвольной среде, геометрические размеры неоднородностей которой значительно превосходят длину

волны, происходит вдоль траекторий, соответствующих экстремуму длины оптического пути распространения.

3. Радиоволны претерпевают рассеяние на любой неоднородности, встречающейся на пути их распространения.

       

Антенно-фидерное устройство, которое обеспечивает излучение и прием радиоволн, - один из важнейших компонентов любой радиотехнической системы. Требования к техническим характеристикам антенн вытекают из режима работы, условий среды в месте размещения и т.д.

       Расчет и конструирование антенн в последнее время сильно усложнились, вследствие увеличения числа характеристик, подлежащих определению, и стремления оптимизировать и более точно рассчитать все характеристики, избегая множественных экспериментальных проверок.

           

Определение приближенных размеров решетки

Рис.1 связь ширины ДН антенны с УБЛ

       При заданном значении УБЛ для определения размеров решетки будем использовать формулу:

2Ѳ0,5 =

       

Длину волны найдем как:

(м) =

       Тогда:

Размер в вертикальной плоскости:

       

       

       Ly = 1.44м=144см

Размер в горизонтальной плоскости:

       

       

       Ly = 0.86м = 86см

Определение количества излучателей ФАР

       Из соображений экономии число излучателей должно быть минимально возможным. Но располагать их на значительном расстоянии друг от друга нельзя, т.к. это приводит к нежелательному эффекту: появление побочных главных максимумов. Чтобы этого избежать, расстояние меду соседними излучателями должно удовлетворять условию:   

       В общем случае количество излучателей ФАР можно найти из формулы:

,

где L – длина решетки в заданной плоскости, М – число излучателей ФАР.

По горизонтали:

По вертикали:

Расчет коэффициента усиления решетки

       Для антенной решетки справедливо приближенное равенство для определения коэффициента усиления:

,

где  = 1 – коэффициент усиления одного излучателя,  - общее число излучателей ФАР. Тогда коэффициент усиления всей решетки будет равен:

Полуволновый вибратор

Диаграмма направленности полуволнового вибратора имеет вид:

Диаграмма направленности для  фазированной антенной решетки 3G сотовой связи