Моделирование передающей антенны базовой станции систем подвижной радиосвязи

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

ОГЛАВЛЕНИЕ

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

3.ПРИНЦИП РАБОТЫ АНТЕННЫ

3.1 Диаграмма направленности

4. СИНТЕЗ КОНСТРУКЦИИ АНТЕННЫ

4.1 Определение количества вибраторов в этаже

4.2 Определение количества этажей антенны

4.3 Определение конструкции рефлектора

5. ЭСКИЗ АНТЕННЫ

6. ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ

7. РАСЧЁТ РЕАКТИВНОГО ШЛЕЙФА

8. РАСЧЁТ СОГЛАСУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

9. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕХОДА 9

ВЫВОД

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. ВВЕДЕНИЕ

В курсовой работе производится моделирование передающей антенны базовой станции систем подвижной радиосвязи. По заданным требованиям необходимо рассчитать геометрические размеры полотна и рефлектора секторной антенны. Расчет включает в себя определение количества вибраторов в этаже, количество этажей, межэтажное расстояние, расстояние между вибраторами в этаже, размеры рефлектора и число проводов в нем. Питание вибраторов осуществляется коаксиальной линией с симметрирующим устройством.

2. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Рабочая частота: 400 МГц.

Ширина диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (по уровню половинной мощности): 62є.

Ширина диаграммы направленности в вертикальной плоскости (по уровню половинной мощности): 14є.

Угол наклона главного лепестка:5 є.

Коэффициент стоячей волны в первичном фидере: не более 1,25

Уровень бокового излучения (не более): -10 дБ.

Уровень заднего излучения (не более): -18 дБ.

Волновое сопротивление: ZВ=50 Ом.

3.ПРИНЦИП РАБОТЫ АНТЕННЫ.

Антенна - радиотехническое устройство для приема и излучения радиоволн.

Вектор электрического поля излучающей антенны колеблется в вертикальной плоскости, называемой плоскостью поляризации. У вибраторных антенн основным излучающим элементом является линейный симметричный вибратор:

Электрическое поле источника в зазоре вибратора наводит на его проводниках электрический ток.

Если ~ л

При = л/2, Хвх=0.

Чтобы антенна излучала, необходимо, чтобы ее входное сопротивление было действительным, то есть фидерная линия должна быть действительной. Если длина вибратора больше длины волны, то вибратор можно представить длинной линией. При некоторых условиях сопротивление может носить индуктивный характер - возникает явление резонанса.

Оптимальной длиной вибратора для построения антенных систем является /2 - длина первого резонанса.

3.1 Диаграмма направленности

Одним из важнейших свойств антенных систем является направленность, т.е. способность определенным образом перераспределять излучение в пространстве.

Характеристикой направленности (ХН) излучающей системы называется угловая зависимость амплитуды напряженности электрического поля от расстояния.

где - характеристика направленности

Графическое изображение характеристики направленности - диаграмма направленности.

4. СИНТЕЗ КОНСТРУКЦИИ АНТЕННЫ

Синтез антенны по заданным требованиям диаграммы направленности (ДН) производился в программе MMANA.

4.1 Определение количества вибраторов в этаже

Количество вибраторов в этаже определяет ширину ДН в горизонтальной плоскости, чем больше вибраторов, тем уже становится ДН, и наоборот. Для заданной ширины ДН 62є экспериментальным путем получаем 3 вибратор в одном этаже.

4.2 Определение количества этажей антенны

Количество этажей антенны определяет ширину ДН в вертикальной плоскости, чем больше этажей, тем уже становится ДН. Для заданной ширины ДН в вертикальной плоскости 18є экспериментальным путем получаем 2 этажа.

4.3 Определение конструкции рефлектора

Рефлектор определяет заднее и боковое излучение антенны. Нам необходимо получить ДН большой ширины в горизонтальной плоскости, но при этом добиться малого бокового излучения. Заданных параметров проще достигнуть, используя плоский рефлектор, параллельный плоскости вибраторов, В центре он отстоит от плоскости вибраторов на расстояние 0,03л

5. ЭСКИЗ АНТЕННЫ

Геометрия антенны:

Длина вибратора: 1,3л

Число вибраторов в этаже: 3

Число этажей: 2

Расстояние между этажами: 0,4л

Выступание рефлектора за полотно антенны по вертикали: 0,1л

6. ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости.

Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости.

7. РАСЧЁТ РЕАКТИВНОГО ШЛЕЙФА

Нам нужно компенсировать реактивную составляющую входного сопротивления. Для этого введём в линию передачи короткозамкнутый шлейф. Рассчитаем длину шлейфа, при которой его сопротивление компенсирует реактивную составляющую входного сопротивления, используя программу MathCad. Для этого сперва внесём свои исходные данные:

Затем введём формулы для расчёта и получим необходимую длину шлейфа:

Получаем длину короткозамкнутого шлейфа 0,167 м.

8. РАСЧЁТ СОГЛАСУЮЩЕГО УСТРОЙСТВА

Проведём широкополосное согласование фидера и антенны по активной составляющей сопротивления. Для согласования используем ступенчатый переход, рабочую характеристику которого аппроксимируем полиномом Чебышева. Так как сопротивления и прочие параметры обоих вибраторов идентичны, можно ограничиться расчётом согласующего трансформатора только для одного вибратора. Критерий согласования: КСВ = 1,2.

Коэффициенты треугольника Паскаля:

Коэффициенты отражений от ступеней:

Сопротивления ступеней:

Радиусы ступеней:

9. РАСЧЁТ ПЕРЕХОДНОЙ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПЕРЕХОДА

Рассчитаем переходную характеристику перехода в диапазоне частот от 0,8fн до 1,2fв.

Построим графики зависимости комплексного коэффициента отражения и КСВ от частоты в полосе от 0 до 2fr.

антенна шлейф рефлектор

ВЫВОД

В результате выполнения курсового проектирования антенны базовой станции были получены навыки по конструированию антенны по заданным параметрам. В моем проекте антенна содержит 2 этажа из 3 вибратора каждый. Построенные ДН целиком соответствует требованиям. Кроме того, были рассчитаны параметры реактивного шлейфа и согласующего трансформатора, необходимого для согласования параметров (сопротивления) фидера с параметрами антенны.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Кочержевский Г.Н. Антенно-фидерные устройства. «Радио и связь», М., 1981г.

Е.Л. Черенкова, О.В. Чернышев «Распространение радиоволн». «Радио и связь», М., 1984г.

М.П. Долуханов «Распространение радиоволн». «Связь», М.,1972г.

Г.З. Айзенберг, В.Г. Ямгюльский, О.Н. Терёшин «Антенны УКВ». «Связь», М., 1977г.

1. Размещено на www.allbest.ru