Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

20
Некоммерческое акционерное общество Кафедра компьютерной и инфокоммуникационной безопасности ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов специальности 5В071900 Радиотехника электроника и телекоммуникации Алматы 2016 АЛМАТИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Upload: others

Post on 11-Apr-2022

11 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Некоммерческое

акционерное

общество

Кафедра

компьютерной и

инфокоммуникационной

безопасности

ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Методические указания по выполнению курсовой работы

для студентов специальности

5В071900 – Радиотехника электроника и телекоммуникации

Алматы 2016

АЛМАТИНСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

ЭНЕРГЕТИКИ

И СВЯЗИ

Page 2: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

2

СОСТАВИТЕЛИ: Куликов А.А., Сафин Р.Т. Теория передачи электро-

магнитных волн и антенно-фидерные устройства. Методические указания по

выполнению курсовой работы для специальности 5В071900 – Радиотехника

электроника и телекоммуникации. – Алматы: АУЭС, 2016. – 20 с.

Задание и методические указания соответствуют программе курса «Тео-

рия передачи электромагнитных волн и антенно-фидерные устройства». Со-

гласно заданию необходимо выполнить конструктивный и электродинамиче-

ский расчет малошумящей однозеркальной параболической антенны и расчет

основных характеристик подводящего волновода.

Задание и методические указания предназначены для студентов специ-

альности 5В07190 – Радиотехника электроника и телекоммуникации.

Методические указания переиздаются с изменениями в числовых дан-

ных и некоторыми изменениями в расчетной части.

Ил. – 5, Табл. – 11, библиогр. – 8 назв.

Рецензент: старший преподаватель кафедры ТКС Самоделкина С.В.

Печатается по плану издания некоммерческого акционерного общества

Алматинского университета энергетики и связи на 2014г.

НАО «Алматинский университет энергетики и связи», 2016 г.

Page 3: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

3

Введение

Настоящее методическое пособие посвящено расчету малошумящих од-

нозеркальных параболических антенн, которые находят широкое применение

в космических и радиорелейных линиях связи, а также в радиоастрономии [1-

3]. Специфика спутниковой связи, заключающаяся в большой протяженности

трасс между искусственными спутниками Земли (ИСЗ) и земными станциями

(ЗС), значительных ослаблениях радиосигналов на этих трассах, предъявляет

серьезные требования к конструкции и параметрам зеркальных антенн [6].

Для снижения влияния внешних помех (излучения Земли, наземных радио-

служб и других радиотехнических систем) необходимо повышение помехоза-

щищенности антенн и снижение уровня боковых лепестков диаграммы

направленности.

Достаточная простота и легкость конструкции, возможность формиро-

вания самых разнообразных диаграмм направленности, высокий к.п.д., малая

шумовая температура - вот основные достоинства зеркальных антенн, обу-

славливающие их широкое применение в современных радиосистемах.

Целью данной курсовой работы является освоение студентами методики

проектирования зеркальных параболических антенн: определение их основ-

ных электродинамических параметров и конструктивный расчет.

В курсовой работе определение поля излучения параболической антен-

ны производится апертурным методом, широко применяемым при проекти-

ровании зеркальных антенн. Технические параметры, заданные для проекти-

рования антенны, приведены в соответствии с Регламентом радиосвязи [5] и

отвечают практическим требованиям к современным системам радиосвязи.

Спроектированные в соответствии с заданными параметрами зеркальные ан-

тенны могут быть применены в спутниковых и радиорелейных линиях связи:

NERA, Pasolink, Радиан; малых станциях для телефонии и передачи данных

(VSAT); системах спутникового телевизионного вещания (Eutelsat, Галс,

Telecom IIA, B, Tele-X, TVSat-2 и т.д.).

Page 4: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

4

1 Объем курсовой работы

Курсовая работа включает в себя:

1) Пояснительную записку объемом 20-25 листов рукописного текста, в

которую входят:

а) титульный лист;

б) техническое задание;

в) расчет геометрических и электродинамических параметров облучате-

ля и параболоида исходя из наибольшего отношения сигнал/шум;

г) расчет пространственной структуры диаграммы направленности (ДН)

параболической антенны;

д) вычисление шумовых температур антенной системы;

е) расчет основных параметров антенны: коэффициента направленного

действия (КНД), коэффициента усиления (КУ), коэффициента полезного дей-

ствия (КПД);

ж) конструктивный расчет антенны с облучателем;

и) сопоставление расчетного и заданного уровня боковых лепестков ДН,

выработка рекомендации для обеспечения соответствия этих уровней;

к) расчет основных характеристик подводящего волновода;

л) заключение.

2) В графическую часть входит:

а) амплитудные ДН облучателя по полю в полярной системе координат

в плоскостях Е и Н с указанием ширины ДН и уровня боковых лепестков;

б) амплитудные ДН параболической антенны по полю в прямоугольной

системе координат в плоскостях Е и Н с указанием ширины ДН и уровня бо-

ковых лепестков;

в) распределение амплитуды поля в апертуре зеркала в плоскостях Е и

Н;

г) конструктивный чертеж антенны с облучателем;

д) графики основных характеристик подводящего волновода.

2 Исходные данные для расчета

В задании курсовой работы указываются:

- частота сигнала генератора, подводимого к антенне (таблица 2.1);

- ширина главного лепестка ДН на уровне половинной мощности (таб-

лица 2.2);

- уровень боковых лепестков (таблица 2.4);

- тип облучателя (таблица 2.3);

- среднеяркостная температура неба (таблица 2.5);

- температура шумов приемника (таблица 2.6);

- длина фидерной линии (таблица 2.7).

Page 5: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

5

Т а б л и ц а 2.1 - Рабочая частота f, ГГц

Предпоследняя цифра зачетной книжки Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 четный

29 27 25 23 21 19 17 15 13 11 нечетный

Т а б л и ц а 2.2 - Ширина ДН на уровне половинной мощности 2н

0,5, мрад

Последняя цифра зачетной книжки Год

Ширина

ДН

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

0,5 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 четный

0,5 70 80 90 110 120 130 40 50 60 70 четный

0,5 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 нечетный

0,5 95 105 115 125 135 45 55 65 75 95 нечетный

Т а б л и ц а 2.3 - Тип облучателя

Первая буква фамилии

студента, четный год

Тип облучателя Первая буква фамилии

студена, нечетный год

Ю, А, Г, В, Я, Ы Открытый конец прямо-

угольного волновода

А, Ж, Н, У, Щ

Э, Д, Б, Е, Л, К Рупор пирамидальный Б, З, О, Ф, Э, К

М, О, Ж, З, И, Ч Полуволновой вибратор с

дисковым контррефлек-

тором

В, И, П, Х, Ю, Г

Н, П, Р, У, Ф Рупор конический Д, Л, С, Р, Ч, Ы

Т, Х, С, Ц, Ш, Щ Полуволновой вибратор с

контррефлектором в виде

стержня

Е, М, Т, Ш, Я, Ц

Т а б л и ц а 2.4 - Уровень боковых лепестков [дБ]

Последняя цифра зачетной книжки Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

-25 -26 -27 -28 -29 -30 -31 -32 -33 -34 четный

-35 -36 -37 -38 -39 -40 -41 -42 -43 -44 нечетный

Т а б л и ц а 2.5 - Средняя яркостная температура неба Тнср, оК

Предпоследняя цифра зачетной книжки Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

25 26 27 29 30 31 32 33 34 35 четный

45 43 42 41 40 39 38 37 36 55 нечетный

Page 6: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

6

Т а б л и ц а 2.6 - Температура шумов приемника Тпр, оК

Последняя цифра зачетной книжки Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

2000 1900 1800 1700 2300 1600 1500 1400 2100 2200 четный

2300 2200 2100 2000 1900 1800 1700 1600 1500 1300 нечетный

Т а б л и ц а 2.7 - Длина фидерной линии lф, м

Предпоследняя цифра зачетной книжки Год

1 2 3 4 5 6 7 8 9 0

5 6 7 10 8 15 13 12 14 11 четный

6 10 14 8 7 11 15 5 12 13 нечетный

3 Определение геометрических размеров параболического зеркала

3.1 Выбор фидера. Определение шумовой температуры фидерного

тракта Тф и КПД

Определение шумовой температуры фидерного тракта Тф и КПД произ-

водится по формулам:

Тф=67оlф ,

где - коэффициент затухания линии передачи [дБ/м];

lф –длина фидерной линии [м].

Тф=Т0(1-КПД),

где Т0=2900 К.

Вычисление шумовой температуры антенной системы выполняется по

формулам

Та= Тф+КПДТнср+КПДТ0(1-1+ 1u),

где u=(0.02 - 0.03) – коэффициент, учитывающий «переливание» ча-

сти мощности облучателя через края зеркала,

1=1-cosn+10,

n- определяется типом облучателя.

T=Tа+Tпр.

3.2 Определение диаметра раскрыва

Зеркальная антенна – направленная антенна, содержащая первичный из-

лучатель (далее по тексту облучатель) и отражатель антенны в виде металли-

ческой поверхности (зеркало) [2]. Параболическая зеркальная антенна пред-

ставлена на рисунке 3.1.

Page 7: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

7

Рисунок 3.1- Зеркальная параболическая антенна

В случае равномерно возбужденного раскрыва параболического зеркала

ширина ДН приближенно определяется [3]:

20.5 1.0202R

, (3.1)

где 20.5 – ширина диаграммы направленности на уровне половинной

мощности, рад.;

- длина волны излучаемого (принимаемого) антенной радиосигнала;

R0 - радиус раскрыва зеркала (рисунок 3.1).

Однако добиться равномерного возбуждения раскрыва практически не

удается. Известно [3], что КНД зеркальной антенны имеет наибольшую вели-

чину в том случае, если амплитуда возбуждающего поля на краю раскрыва со-

ставляет не менее одной трети от амплитуды поля в центре раскрыва.

Неравномерное возбуждение раскрыва зеркала приводит к некоторому

расширению главного лепестка ДН, так как уменьшается эффективная пло-

щадь раскрыва. Кроме этого, необходимо иметь в виду, что чаще всего диа-

граммы направленности зеркальных антенн не обладают осевой симметрией

(большинство излучателей формируют осенесимметричные диаграммы

направленности), т.е. ширина главного лепестка в плоскостях Е и Н различна.

В большинстве практических случаев это влечет за собой следующее измене-

ние выражения (3.1) [4]:

0.5 1.20

2R

; (3.2)

0.5 1.302R

; (3.3)

где 2Н

0.5 , 2Е

0.5 - ширина ДН соответственно в плоскости Н и Е.

Page 8: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

8

В связи с тем, что в задании на курсовую работу имеются данные о ши-

рине диаграммы направленности в обеих плоскостях, из выражений (3.2) и

(3.3) можно определить диаметр раскрыва dp = 2 R0. Антенна может иметь

разные диаметры раскрыва, так как требуется обеспечить разную ширину ДН

в различных плоскостях. Расчет при этом выполняется отдельно для каждой

плоскости.

3.3 Определение угла раскрыва и фокусного расстояния зеркальной

антенны

В зависимости от размещения облучателя относительно зеркала можно

получить то или иное значение КНД. При определенном оптимальном отно-

шении R0/f0 КНД наибольший. Это объясняется тем, что количество теряемой

энергии зависит от формы диаграммы направленности облучателя и от отно-

шения R0/f0. При уменьшении отношения R0/f0 от оптимального КНД умень-

шается, так как увеличивается часть энергии, проходящей мимо зеркала. С

другой стороны, увеличение этого отношения также приводит к уменьшению

КНД в связи с более сильным отклонением закона распределения возбужде-

ния от равномерного (рисунок 3.2). Оптимальное значение R0/f0 определяется

по аппроксимированной нормированной диаграмме направленности облуча-

теля (аппроксимация функцией вида F() = cosn/2

(), где n определяет степень

вытянутости ДН облучателя). Для различных типов облучателей значения n

приведены в таблице 3.1.

Т а б л и ц а 3.1

Тип облучателя n R0/f0

1 Вибратор с контрре-

флектором в виде

стержня

2 1.25...1.43 0.83

2 Вибратор с контрре-

флектором в виде диска

4 1.0...1.25 0.82

3 Рупорные и др. облу-

чатели

6 0.8...1.0 0.81

Page 9: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

9

Рисунок 3.2 - Варианты размещения облучателя

С точки зрения оптимизации геометрии антенны по максимальному от-

ношению сигнал/шум необходимо произвести следующий расчет.

Чувствительность определяется формулой:

=S23КПД',

где первые четыре коэффициента не зависят от 0, а ' вычисляется:

'[cos ( cos )]

g

T КПД Т un n

1

1 0

1

0

1

01

где Т1 =Тпр+Т0(1-КПД)+КПДТнср;

S-площадь апертуры зеркала.

.62

sin

3

)cos1())2/ln(cos(2

cos1

)2/(2)1(

4)))2/ln(cos()2/((sin2cos1

)2/(2)1(

2)))2/ln(cos()2/((sin2cos1

)2/(2)1(

2

0

23

00

0

1

0

2

2

00

4

0

1

0

2

2

00

2

0

1

0

2

nприctg

n

nприctg

n

nприctg

n

g

n

n

n

По максимуму построенной графически функции (0) определяется

угол раскрыва зеркала (шаг изменения угла раскрыва 0 не более 1о).

Фокусное расстояние f может быть рассчитано на основе следующего

соотношения:

0 = 2 arctg R

f

0

02.

Page 10: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

10

Таким образом, определяются геометрические размеры зеркала.

4 Расчет геометрических и электродинамических характеристик

облучателя

Расчет сводится к определению геометрических размеров облучателя,

при которых уменьшение амплитуды поля на краю раскрыва зеркала проис-

ходит до одной трети амплитуды поля в центре раскрыва, и диаграммы

направленности облучателя.

4.1 Полуволновой симметричный вибратор с контррефлектором в

виде диска

Фазовый центр вибратора с контррефлектором в виде диска лежит меж-

ду вибратором и контррефлектором несколько ближе к последнему. Обычно

контррефлекторы выполняются в виде дисков диаметром 2d = (0.7 ... 0.8),

при этом ДН имеет форму, близкую к диаграмме с осевой симметрией. Рас-

стояние между вибратором и контррефлектором выбирается близким к чет-

верти длины волны, а длина вибратора – к половине длины волны (2l /2).

Диаграмма направленности такого облучателя в Е плоскости рассчиты-

вается по формуле [11]:

)cos2

sin()cos(

)sin2

cos(

= )F( E

E

E

E

,

а в Н плоскости - по формуле:

)cos2

sin( = )F( HH

.

Эти формулы справедливы для E и

H менее

2.

4.2 Полуволновой симметричный вибратор с контррефлектором в

виде стержня

Конструкция такого облучателя представлена на рисунке 4.1. Здесь виб-

ратор также полуволновой 2l /2. Расстояние d выбирается в диапазоне

0,1<d/< 0,25 , а длина контррефлектора – 2a (1.05-1.1) 2l.

Page 11: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

11

В этом случае ДН описываются следующими аналитическими выраже-

ниями:

– в Е плоскости

)cos(21

)coscos(21

cos))cos(1(

)cos()sincos( = )F(

0

2

0

2

0

00

dqq

dqq

l

ll E

E

;

– в Н плоскости

,)cos(21

)coscos(21 = )F(

0

2

0

2

dqq

dqq HH

где q =R X

R X

12

2

12

2

22

2

22

2

отношение амплитуд токов в пассивном и

активном вибраторах;

= +arctgX

R

12

12

- arctgX

R

22

22

сдвиг фаз между этими токами;

= 2/ - волновое число.

Рисунок 4.1 - Симметричный вибратор с контррефлектором в виде

стержня

Значения активной R12 и реактивной X12 составляющих взаимного со-

противления, а также активной R22 составляющей сопротивления излучения

контррефлектора определяются по графикам (рисунок 4.2) [4].

Необходимая величина X22 может быть обеспечена подключением ре-

активного шлейфа и определяется из условия = /2.

Page 12: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

12

Рисунок 4.2 - Зависимости сопротивлений вибраторных облучателей от

геометрических параметров

4.3 Рупор пирамидальный

На рисунке 4.3а представлен пирамидальный рупор.

ДН рупорной антенны рассчитываются по формулам [2 , 4]:

– в Е плоскости

E

p

E

pE

E

b

bF

sin5.0

)sin5.0sin(

2

)cos1()(

0

0

;

– в Н плоскости

Page 13: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

13

2

0

2

02

)sin5.0()2

(

)sin5.0cos(

8

)cos1( = )F(

H

p

H

pH

a

aH

.

Рисунок 4.3 - Апертурные облучатели

Поперечные размеры ap и bp рупора определяются по данным выражени-

ям из условия обеспечения спадания поля на краю раскрыва до одной третьей

по отношению к полю в центре раскрыва. Для оптимального рупора

(наибольший КНД) продольные и поперечные размеры связаны между собой

соотношениями:

– в Е плоскости

lоптE = b

2p/(2);

– в Н плоскости

lоптH = a

2p/(3),

где lоптE , lопт

H - длины рупора в соответствующих плоскостях (рисунок

4.3а).

4.4 Облучатель в виде открытого конца прямоугольного волновода

Размеры такого облучателя (рисунок 4.3,б) выбираются, исходя из су-

ществующего ряда стандартных волноводов для заданной длины волны

(обеспечение одномодового режима) [4] .

Диаграммы направленности открытого конца волноводов могут быть

рассчитаны как идеальной излучающей поверхности с косинусоидальным

распределением напряженности электрического поля вдоль широкой стенки:

Page 14: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

14

- в Е плоскости

;sin5.0

)sin5.0sin(

2

)cos1( = )F(

0

0

E

EEE

b

b

- в Н плоскости

,

)sin5.0()2

(

)sin5.0cos(

8

)cos1( = )F(

2

0

2

02

H

HHH

a

a

где a,b - поперечные размеры волновода (рисунок 4.3,б).

4.5 Облучатель в виде конического рупора

ДН конического рупора (рисунок 4.3,в) можно определить как для иде-

альной круглой излучающей поверхности радиусом а

,sin5.0

)sin(

2

)cos1( = )F(

,

0

,

01

,,

HE

HEHEHE

a

aJ

где J a e h

1 0( sin ), - цилиндрическая функция Бесселя первого рода.

Размеры оптимального конического рупора связаны между собой

lопт = a2/(0.6) - 0.15.

Радиус апертуры рупора выбирается из соображений обеспечения на

краю раскрыва спадания амплитуды поля до 1/3.

4.6 Распределение поля в апертуре зеркала

Расчет распределения поля в апертуре зеркала осуществляется по сле-

дующим формулам:

Es()=cos2(/2)F0();

’=/R0=ctg(0/2) tg(/2),

где F0()-диаграмма направленности облучателя;

0- угол раскрыва;

- текущий угол.

Page 15: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

15

5 Расчет пространственной диаграммы направленности и опреде-

ление параметров параболической антенны

Инженерный расчет пространственной ДН параболической антенны ча-

сто сводится к определению ДН идеальной круглой синфазной площадки с

неравномерным распределением напряженности возбуждающего поля. В дан-

ном случае распределение напряженности возбуждающего поля, в основном,

определяется ДН облучателя в соответствующей плоскости. Выражение для

нормированной ДН зеркальной параболической антенны при этом имеет вид

[1, 2]:

,

sin2

)sin2

()1(2

sin2

)sin2

(

1

)cos1(2 = )F(

2

0

02

10

01

1

1

R

RJ

kR

RJ

kk

где J1,J2 - цилиндрические функции Бесселя первого и второго поряд-

ка;

k1 = E

E

кр

max

= cos2(0/2)Fобл(0)- коэффициент, показывающий во сколько

раз амплитуда возбуждающего поля на краю раскрыва меньше амплитуды в

центре раскрыва в соответствующей плоскости с учетом различий расстояний

от облучателя до центра зеркала и до края зеркала ;

Eкр, Emax - амплитуды поля на краю и в центре раскрыва.

Расчет ДН выполнить на ЭВМ.

Приближенно коэффициент направленного действия зеркальной антен-

ны определяется выражением [1].

,)2

(5.54

= D 20

2

RS рез

где S - площадь раскрыва;

рез – результирующий коэффициент использования поверхности.

С учетом того, что КПД зеркальной антенны примерно 0,9, можно рас-

считать ее коэффициент усиления.

Точное определение параметров антенны.

Коэффициент использования поверхности

Ки=g 1 2 3,

где 2=(1-2 u)2;

3=exp(-d2);

;22

4=d R

R

a

а/2R - точность выполнения профиля зеркала (обычно в пределах

0,410-3

- 10-5

).

Page 16: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

16

Эффективная площадь антенны

Sэфф=R2Kи.

Коэффициент направленного действия

D=(2R/)2g123.

Коэффициент усиления антенны

G=КПДD.

6 Конструктивный расчет антенны

К конструктивному расчету антенны относится определение фокусного

расстояния, радиусов раскрыва зеркала в плоскостях Е и Н, определения всех

геометрических размеров облучателя, выбор конструкции зеркала.

Необходимо выполнить геометрический чертеж антенны и облучателя с

указанием всех полученных размеров.

7 Расчет параметров подводящего волновода

7.1 Построить амплитудно-частотную и фазо-частотную характеристики

подводящего волновода длиной L в заданном диапазоне длин волн.

7.2 Изобразить картину силовых линий электромагнитного поля всех

типов волн, которые в этом диапазоне длин волн могут участвовать в перено-

се активной энергии. Построить зависимости их продольных составляющих от

поперечных координат. Привести картины распределения плотности поверх-

ностного тока, соответствующего распределению поля этих типов волн на

стенках волновода.

7.3 Определить, во сколько раз изменяется длительность импульса пря-

моугольной формы на выходе волновода по сравнению со входом, если часто-

та заполнения импульса равна центральной частоте диапазона одномодовой

работы волновода.

Page 17: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

17

Приложение А

Т а б л и ц а А.1 - Параметры прямоугольного волновода

диапазон частот,

ГГц

Затухание на средней

частоте для медного

волновода, дБ/м

размеры волноводов

по ГОСТ20900-75

a b

3,22-4,9 0,0249 58 25

3,94-5,99 0,0355 48 24

4,64-7,06 0,0431 40 20

5,38-8,18 0,0576 35 15

6,57-10,0 0,0794 28,5 12,6

8,2-12,47 0,110 23 10

9,83-14,95 0,133 19 9,5

11,83-17,99 0,176 16 8

14,49-22,05 0,238 13 6,5

17,56-26,73 0,370 11 5,5

26,32-40,0 0,583 7,2 3,4

32,9-50,0 0,815 5,2 2,6

39,23-59,68

1,06

49,8-75,77 1,52 3,6 1,8

Приложение Б

Т а б л и ц а Б.1 - Параметры круглого волновода

fmin – fmax,

ГГц

3,67-4,79 4,4-5,75 6,28-8,21 8,8-11,49 11-14,37 14,66-19,16

d [мм] 24 20 14 10 8 6

[дБ/м] 2,7 3,5 6,0 10 14 21

Page 18: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

18

Приложение В

Т а б л и ц а В.1 - Коэффициент затухания коаксиального кабеля

Тип ка-

беля

Внутрен-

ние разме-

ры

Внешние

размеры Волновое со-

противление

Ом

Рабочая

частота

ГГц

Мощ-

ность кВт

Затуха-

ние

Дб/100м Диаметр,

мм

Диаметр,

мм

RG-402

0,92 3,25 50 ± 2

5 0,155 101

10 0,105 152

18 0,075 215

20 0,07 229

20 0,07 229

RG-

405/U 0.51 2.21 50

5 0.046 180

6 0.041 200

10 0.030 267

15 0.024 335

18 0.021 371

RG-

405/U

0,51 2,2 50 ± 1

1 0.130 22

10 0.035 80

20 0.020 120

40 0.009 155

RG-

402/U

0,92 3,58 50 ± 1

10 0.120 45

20 0.070 70

36 0.011 106

SCF14-

50J 1,9 6,5 50 ± 1

10 0.091 72.6

20,4 0.058 113

FSJ1-

50A

1,9 6,4 50 ± 1

5 0,153 47.5

6 0,138 52.7

8 0,117 62.4

10 0,102 71.2

12 0,092 79.4

14 0,084 87.2

16 0,077 94.6

18 0,072 101.7

19 0,069 105.2

20 0,067 108.6

20,4 0,066 110

Page 19: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

19

Список литературы

1 Ерохин Г.А. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение

радиоволн. - М.: Горячая линия-Телеком, 2004.

2 Фролов О. Антенны для земных станций спутников радиосвязи.- М.:

Высшая школа, 2000.

3 Кочержевский Г.М., Ерохин Г.А., Козырев Н.Д. Антенно-фидерные

устройства. - М.: Радио и связь, 2015.

4 Хмель ВА. Антенно-фидерные устройства. Задачи и упражнения. -

Киев: Радио и связь, 2004.

5 Нефедов Е.И. Устройства СВЧ и антенны. – М.: Академия, 2009.

6 Фролов О.П., Вальд В.П. Зеркальные антенны для земных станций

спутниковой связи. – М.: Горячая линия – Телеком, 2008.

7 Пименов Ю.В. и др. Техническая электродинамика. - М.: Связь, 2000.

8 Петров Б.М. и др. Электродинамика и распространение радиоволн:

Учебник для вузов. - М.: Горячая линия - Телеком, 2003.

Содержание

Введение………………………………………………………………………...

1 Объем курсовой работы……………………………………………………..

2 Исходные данные для расчета………………………………………………

3 Определение геометрических размеров параболического зеркала………

4 Расчет геометрических и электродинамических характеристик

облучателей……………………………………………………………………..

5 Расчет пространственной диаграммы направленности и определение

параметров параболической антенны…………………………………………

6 Конструктивный расчет антенны…………………………………………...

7 Расчет параметров подводящего волновода……………………………….

Приложение А

Параметры прямоугольного волновода……………………………………..

Приложение Б

Коэффициент затухания круглого волновода………………………………

Приложение В

Коэффициент затухания коаксиального кабеля…………………………….

Список литературы…………………………………………………………...

3

4

4

6

10

15

16

16

17

17

18

19

Page 20: Некоммерческое УНИВЕРСИТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

20

Сводный план 2014 г., поз. 159

Андрей Александрович Куликов

Рафаэль Тлегенович Сафин

ТЕОРИЯ ПЕРЕДАЧИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН

И АНТЕННО-ФИДЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА

Методические указания по выполнению курсовых работ

для студентов специальности

5В071900 – Радиотехника, электроника и телекоммуникации

Редактор Л.Т. Сластихина

Специалист по стандартизации Н.К. Молдабекова

Подписано в печать ______. Формат 60х84 1/16

Тираж 50 экз. Бумага типографская № 1

Объем 1,25 уч.-изд. л. Заказ_____. Цена 625 тенге.

Копировально-множительное бюро

Некоммерческого акционерного общества

«Алматинский университет энергетики и связи»

050013, Алматы, Байтурсынова, 126