Войти в мой кабинет
Регистрация
ГОТОВЫЕ РАБОТЫ / КУРСОВАЯ РАБОТА, РАЗНОЕ

фазированная антенная решетка

bogomol742 240 руб. КУПИТЬ ЭТУ РАБОТУ
Страниц: 33 Заказ написания работы может стоить дешевле
Оригинальность: неизвестно После покупки вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100% с помощью сервиса
Размещено: 25.10.2021
Содержание Введение 3 1. Выбор типа излучателя 8 2. Расчет характеристик полуволнового вибратора 10 3. Расчет параметров антенной решетки 16 4. Расчет и построения диаграмм направленности 19 5. Расчет блока фазовращателей 23 6. Конструкция антенной решетки 27 Заключение 28 Список использованной литературы 30 Приложение 32
Введение

Введение Фазированные антенные решетки отличаются от антенных решеток дру-гих типов включением в антенный тракт системы фазовращателей или комму-таторов, осуществляющей управление фазовым или амплитудно-фазовым распределением для электрического сканирования. Нашли применение различные схемы построения ФАР в зависимости от требований к системе. Пространственный способ возбуждения (называемый еще распределителем оптического типа) допускает два варианта антенн: отра-жательную ФАР и проходную ФАР. Фидерный способ возбуждения (распре-делитель закрытого типа) допускает последовательное, параллельное, двоич-но-этажное (елочки) питание излучателей и фазовращателей и их комбинации. Находят применение гибридные антенны – совместное использование ФАР и антенн оптического типа. Сочетание радиолинзы с ФАР или применение направленных излучающих элементов ФАР (зеркал, подрешеток и т. д.) поз-воляет получить те же результаты: уменьшение числа управляемых фазовра-щателей при ограниченном секторе сканирования. Сочетание линзы с ФАР расширяет сектор сканирования плоской ФАР. Одновременно с этим происходит ухудшение других характеристик антенной системы. Цилиндрическая решетка излучателей, подключаемая коммутаторами (с фазовращателями или без них) к возбуждающей системе полосковых линий, волноводов, радиальных волноводов и других элементов, позволяет сканиро-вать в широком секторе углов. Возможно применение многолучевых антенн, формирующих с одного излучающего раскрыва несколько ДН, каждой из которых соответствует входной тракт антенны. Многоканальный коммутатор, подключенный к входам многолучевой антенны, позволяет дискретно перемещать луч в пространстве в соответствии с характеристиками многолучевой антенны. Необходимость использования многолучевого режима в радиотехниче-ских системах приводит к созданию ФАР с несколькими независимыми ска-нирующими лучами. Возможный путь решения таких задач состоит в совме-щении многолучевых антенн с системой управляемых фазовращателей и воз-буждаемых через направленные ответвители магистральных волноводов. Каждая из приведенных схем построения ФАР имеет свои преимуще-ства и недостатки, и выбор той или иной схемы определяется поставленными требованиями к радиотехнической системе, последующей обработкой СВЧ-сигнала, а также элементной базой. Элементная база ФАР включает: излучатели, фазовращатели, коммута-торы, сумматоры (делители) мощности и линии передач СВЧ. Центральным элементом, из которого строится ФАР, служит фазовра-щатель. Его важнейшими характеристиками являются мощности потерь, управления и предельно допустимая рабочая полоса частот, быстродействие, зависимость фазового сдвига от управляющего воздействия, габариты и стои-мость. Волноводное, коаксиальное, полосковое, микрополосковое исполне-ние фазовращателя определяет выбор не только тракта СВЧ, но и тип излуча-теля. В диапазоне СВЧ нашли широкое применение полупроводниковые (p-i-n-диодные) и ферритовые фазовращатели, которые принято разделять на про-ходные или отражательные, взаимные и невзаимные, дискретные или плавные, с памятью фазового сдвига и без запоминания. Проходной фазовращатель – это четырехполюсное согласованное устройство СВЧ, вносящее дополни-тельный фазовый сдвиг от 0 до 360° – в зависимости от управляющего сигна-ла. Отражательный фазовращатель – это двухполюсное устройство (коротко-замкнутый отрезок лини СВЧ), у которого фаза отраженной волны также управляется. Короткое замыкание выходных клемм в проходном фазовраща-теле преобразует его в отражательный. Отражательный фазовращатель может быть преобразован в проходной за счет применения мостового устройства. Взаимный фазовращатель обладает одинаковым вносимым фазовым сдвигом при прямом и обратном направле-нии распространения волны, невзаимный этим свойством не обладает. Невза-имный фазовращатель, как правило, использует в электрически управляемой среде невзаимный аффект, например эффект Фарадея в феррите. Взаимный отражательный фазовращатель с Y-циркулятором образует проходной невза-имный фазовращатель. Дискретный фазовращатель изменяет фазу выходного сигнала дискрет-но (скачками). Дискретный фазовращатель вносит максимальную величину фазовой ошибки. Нашли применение фазовращатели с ?=900 – двухразряд-ные, ?=450 – трехразрядные, ?=22,50 – четырехразрядные и с меньшими дис-кретами. Серийно выпускаются (как готовые изделия) полупроводниковые и ферритовые дискретные фазовращатели с использованием прямоугольной петли гистерезиса (ППГ). Они обладают элементом памяти, т. е. сохраняют внесенный фазовый сдвиг после снятия управляющего воздействия. Аналого-вые фазовращатели – с плавным изменением фазы от управляющего тока (напряжения) – могут иметь дискретность фазирования при сопряжении с си-стемой управления лучом антенны ЭВМ. Нашли широкое применение ферри-товые взаимные и невзаимные фазовращатели, проходные и отражательного типа для различных поляризаций волны. Разработаны фазовращатели на различные уровни мощности, рабочие диапазоны и разрядности. Ферритовые фазовращатели на длинах волн короче 5 см могут обладать меньшими потерями, чем полупроводниковые. Полу-проводниковые фазовращатели имеют большее быстродействие и меньшие массу и габариты, но стоимость их выше. Увеличение разрядности приводит к дополнительным потерям, большей стоимости и увеличению мощности управления. Размещение в плоской решетке с шагом (0,5…0,7) излучателей с фазо-вращателями, элементами крепления и управляющими цепями, накладывает жесткие ограничения на их размеры. Эти трудности растут с уменьшением рабочей длины волны, и в миллиметровом диапазоне волн (особенно в корот-коволновой части) приводят к новым конструктивным решениям электриче-ски сканирующих антенн: электрически управляемым линзам, голографиче-ским управляемым транспарантам и др. Одним из важнейших критерием вы-бора фазовращателя является его стоимость, в значительной степени опреде-ляющая стоимость всей ФАР. Вторым важнейшим элементом ФАР СВЧ-диапазона является излуча-тель, в качестве которого используют вибраторы, открытые концы волново-дов, диэлектрические стержневые, спиральные, щелевые и печатные излуча-тели и другие слабонаправленные антенны. Выбор типа излучателя определя-ется рабочим диапазоном и полосой частот, излучаемой мощностью, требуе-мой поляризацией, сектором сканирования луча и конструктивным исполне-нием фазовращателя и тракта СВЧ. В рабочей полосе частот и секторе скани-рования излучатель должен иметь ДН в системе без провалов и быть согласо-ван. ДН элемента в решетке зависит от параметров излучателя, шага и кон-фигурации решетки, наличия конструктивных элементов крепления, укрытия и т. д. Улучшение ДН элемента и, следовательно, согласование можно дости-гать благодаря применению дополнительных элементов: многослойных ди-электрических покрытий, направляющих элементов (директоров, рефлекто-ров), диэлектрических заполнении, импедансных поверхностей и т. д. В последние годы были проведены обширные теоретические и экспери-ментальные исследования перечисленных излучателей ФАР с целью поиска наилучших результатов. В теории были разработаны физические и математи-ческие модели для численных методов решения соответствующих краевых электродинамических задач. Созданы программы расчета характеристик и их оптимизации, которые позволяют по заданным требованиям к ФАР выбрать излучатели различных типов. К элементной базе ФАР относятся система распределения мощности СВЧ на различных линиях передачи: мостовые устройства, направленные от-ветвители, двухканальные и многоканальные системы распределения мощно-сти, поляризаторы и другие элементы трактов СВЧ антенн. Потребность в этой элементной базе зависит от выбранной схемы построения поляризацион-ных характеристик. Актуальность курсового проекта вызвана целесообразностью замены антенн с механическим управлением положением луча на ФАР, которые име-ют лучшие характеристики. Объектом исследования в данном курсовом проекте являются антенны с электрическим управлением положением луча. Предмет исследования – фазированные антенные решетки. Цель написания курсового проекта – разработка конструкции и расчет характеристик ФАР, работающей на длине волны 20 см и имеющий коэффи-циент усиления 25 дб при секторе качания луча ?450. При написании курсового проекта было необходимо решить следующие задачи: ? выбрать тип излучателя и рассчитать его характеристики; ? рассчитать характеристики ФАР; ? выбрать способ организации питания излучателей ФАР; ? разработать конструкцию ФАР. Практическая значимость работы заключается в возможности примене-ния разработанной ФАР в условиях реальной эксплуатации. Информационная база, которая использовалась при написании курсовой работы следующая: ? справочная литература; ? сеть Интернет. Структура курсового проекта следующая: введение, основная часть из пяти разделов, заключение, список использованной литературы.
Содержание

Содержание Введение 3 1. Выбор типа излучателя 8 2. Расчет характеристик полуволнового вибратора 10 3. Расчет параметров антенной решетки 16 4. Расчет и построения диаграмм направленности 19 5. Расчет блока фазовращателей 23 6. Конструкция антенной решетки 27 Заключение 28 Список использованной литературы 30 Приложение 32
Список литературы

Список использованной литературы 1. А.Л. Драбкин, В.Л. Зузенко, А.Г. Кислов. Антенно – фидерные устройства. Изд. 2-е, доп. и переработ. М.: Советское радио, 1974. 411 с. 2. М.С. Жук, Ю.Б. Молочков. Проектирование антенно-фидерных устройств. М. – Л.: Энергия, 1966. 648 с. 3. Вольман В.И., Пименов Н.С. Техническая электродинамика. М.: Радио и связь, 1971. 472 с. 4. Прикладная СВЧ электроника. Методические указания. Казань: 2000. 72 с. 5. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полосковых устройств. Под ред. Вольмана В.И. М.: Радио и связь, 1982. 585 с. 6. Фельдштейн А.Л. Справочник по элементам волноводной техники. М.: Со-ветское радио, 1965. 522 с. 7. Малорацкий П.Г., Явич Л.Р. Проектирование и расчет СВЧ элементов на полосковых линиях. М.: Советское радио, 1972. 410 с. 8. Микроэлектронные устройства СВЧ. Под ред. Г.И. Веселова. М.: Высшая школа, 1988. 311 с. 9. Вечканова Р.А. Расчет и конструирование элементов фидерного тракта сверхвысоких частот. Куйбышев: 1970. 112. с 10. Э. Ред. Пособие по высокочастотной схемотехнике. М.: Изд-во "Ино-странная литература", 1995. 197 с. 11. Антенны и устройства СВЧ. Проектирование фазированных антенных ре-шеток. Под. ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 1981. 470 с. 12. Антенны и устройства СВЧ. Расчет и проектирование антенных решеток и их излучающих элементов. Под. ред. Д.И. Воскресенского. М.: Советское ра-дио, 1971. 501 с. 13. Дорохов А.П. Расчет и конструирование антенно – фидерных устройств. Харьков: Изд-во харьковского ордена трудового красного знамени государ-ственного университета им. А.М. Горького, 1960. 287 с. 14. Гуртовников И.Г., Соколов В.И. Радиопрозрачные изделия из стеклопла-стиков. М.: Мир. 2003. 363 с. 15. О.Г. Морозов. Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине "основы радиосвязи и телевидения". Казань: изд-во КГТУ им. А.Н. Туполева, 2008. 32 с.
Отрывок из работы

1. Выбор типа излучателя Излучатель ФАР является одним из важнейших элементов антенной решетки. Выбор типа излучателя определяется: ? рабочим диапазоном и полосой частот; ? излучаемой мощностью; ? требуемой поляризацией; ? сектором сканирования луча; ? конструктивным исполнением фазовращателя и тракта СВЧ; ? технической простотой и механической прочностью. При длине волны ?0=20 см (частоте f0=1,5 ГГц) в качестве излучателя можно использовать: ? полуволновый вибратор; ? открытый конец волновода; ? диэлектрический стержень; ? спиральную антенну. ДН такого излучателя должна не иметь провалов, а волновое сопротив-ление излучателя должно быть согласовано с волновым сопротивлением пи-тающей линии. Поскольку в техническом задании не оговаривается поляризация и пе-редаваемая антенной мощность, считаем эти требования не существенными, то есть будем предполагать что антенна рассчитана на прием и тип поляриза-ции не важен. В таком случае на первый план при выборе выходят техниче-ская простота и механическая прочность излучателя, а также малая стоимость изготовления. С этих точек зрения наиболее подходящими типами излучате-лей являются полуволновый вибратор и спиральная антенна. Использование открытых концов волноводов будет затратно в связи с большими размерами используемых на данной частоте волноводов, использование диэлектрических стрежней затруднительно в связи со сложностью их крепления и возбужде-ния. Изготовление полуволнового вибратора существенно проще в техниче-ском плане чем изготовление спиральной антенны, поскольку при разработке спиральной антенны требуется точно выдерживать диаметр витка и угол подъема спирали. С этой точки зрения в качестве излучателя ФАР будем ис-пользовать полуволновый вибратор.
Не смогли найти подходящую работу?
Вы можете заказать учебную работу от 100 рублей у наших авторов.
Оформите заказ и авторы начнут откликаться уже через 5 мин!
Похожие работы
Курсовая работа, Разное, 35 страниц
400 руб.
Курсовая работа, Разное, 42 страницы
400 руб.
Служба поддержки сервиса
+7(499)346-70-08
Принимаем к оплате
Способы оплаты
© «Препод24»

Все права защищены

Разработка движка сайта

/slider/1.jpg /slider/2.jpg /slider/3.jpg /slider/4.jpg /slider/5.jpg