Курсовая работа

Пространственный спектр (ДН) волноводной антенны, питаемой волной Н10

Введение

Антенна-устройство для излучения и/или приема электромагнитных волн путем прямого преобразования электрического тока в излучение (при передаче) или излучения в электрический ток (при приеме).

Первые антенны были созданы в 1888 году Генрихом Герцем в ходе его экспериментов по доказательству существования электромагнитной волны. Форма, размеры и конструкция созданных впоследствии антенн чрезвычайно разнообразны и зависят от рабочей длины волны и назначении антенны. Нашли широкое применение антенны, выполненные в виде отрезка провода, системы проводников, металлического рупора, металлических и диэлектрических волноводов, волноводов с системой прорезанных щелей, а также многие другие типы.

Целью курсовой работы является обозначение основных параметров антенн, расчет характеристик таких как: коэффициент направленного действия и диаграмма направленности антенны, которые не однократно будут упомянуты в ходе данной работы.

Данная курсовая работа носит больше обзорный характер, чем практический. Основной уклон будет идти в сторону объяснения назначения и роли антенны, а также способах её применения.

1.Антенна в системе приема-передачи информации. Основные параметры современных антенных комплексов

антенна сигнал спектр

Диаграммой направленности (ДН) антенны по полю часто называют зависимость модуля комплексной амплитуды вектора напряженности Е электрической компоненты электромагнитного поля, создаваемой антенной в дальней зоне, от угловых координат и и ц точки наблюдения в горизонтальной и вертикальной плоскости, то есть зависимость E(и,ц).

Чаще ДН обозначается символом ѓ(и,ц). ДН нормируют - все значения E(и,ц) делят на максимальное значение и обозначают нормированную ДН символом F(и,ц).

Диаграмму направленности передающей антенны можно снимать поворачивая её и измеряя напряженность поля в фиксированной точке на частоте передачи. Это измерения дают диаграмму направленности в полярных координатах.

Полярная диаграмма показывает направление, в котором концентрируется энергия антенны.

Если антенна излучает одинаковую мощность во всех направлениях, она называется изотропной или математической моделью, обычно на практике коэффициент усиления (КУ) выражают в децибелах по отношению к эталонному диполю.

Коэффициент усиления (КУ) антенны - отношение мощности на входе эталонной антенны к мощности, подводимой ко входу рассматриваемой антенны при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности .

Ширина основного лепестка антенны.

Ширина ДН (главного лепестка) определяет степень концентрации излучаемой электромагнитной энергии.

Ширина ДН - это угол между двумя направлениями в пределах главного лепестка, в которых амплитуда напряжённости электромагнитного поля составляет уровень 0,707 от максимального значения (или уровень 0,5 от максимального значения по плотности мощности).

2.Волноводные антенны

Классификация волн в волноводах

Воснову классификации волн в волноводах положены различия в структурах силовых линий векторов E и H. Эти различия обусловлены характером поляризации плоских волн, отраженных от стенок волновода (парциальных волн) и образующих суммарное поле. Различают три типа волн (полей) в вол-новодах:

·поперечно-магнитные волны, обозначаемые символом ТМ (TransversionMagnetic -поперечно-магнитное);

·поперечно-электрические волны, обозначаемые символом ТЕ, (TransversionElectric - поперечно-электрическое);

·поперечно-электромагнитные волны, обозначаемые символом ТЕМ (TransversionElectro-Magnetic) или волны типа Т;

·смешанные (гибридные) волны.

Рассмотрим подробнее волны типа ТМ, ТЕ и Т.

Волны типа ТМ.Эти волны образуются при сложении плоских волн,от-раженных от стенок, имеющих вертикальную линейную поляризацию. Образо-вание волн типа ТМ иллюстрируется рис.3, где для упрощения рассмотрения показана только одна плоская стенка волновода.

В вертикально поляризованной волне вектор падающей на стенку волны Ei, вектор отраженной от стенки волны ER лежат в плоскости падения (плос-кости XZ) и имеют проекции на оси X и Z: в падающей волне -Eix, Eiz, в отраженной волне - ERX, ERZ.

Рис.3. Образование волны типа Е

Векторы магнитного поля параллельны границе раздела: в падающей волне - Hi, в отраженной волне - HR . Эти векторы перпендикулярны оси вол-новода Z (параллельны оси Y) т.е. имеют составляющие Hiy и H Ry. В волне, равной сумме волн, отраженных от противоположных стенок, векторы поля бу-дут иметь следующие составляющие: