Расчет ромбической антенны

 

 

 

 

 

 

 

 

1 Определение рабочего диапазона волн 

Диапазон волн, используемый в ночное время, определяется кривыми 3 и 2, а в дневное время –  кривыми 1 и 2 (рисунок 1).

 

Рисунок 1– График для определения рабочего диапазона волн

Для нас требуется ночное время суток, для магистральной линии связи длиной с расстоянием 1800 км на длину волны от 44 до 85м.

Тогда рабочий диапазон волн, требуемый для обеспечения связи  в заданное время суток, равен

λ₀ = 2× (λ_min × λ_max)/( λ_min + λ_max).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 Нахождение оптимального угла излучения 

Используя длину магистральной  линии связи r=1800 км и высоту отражающего слоя на рисунке 2, найдем угол наклона антенны по графику для определения угла излучения D₀ (рисунок 3).

Рисунок 2 – траектория сигнала излучаемого ромбической антенной

  

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 3– График для определения угла излучения D₀

На графике изображены 3 линии показывающие разную высоту отражающего слоя : 1.;

2. ;

3. .

По нашему условию задачи при высоте отражающего слоя и длине магистральной линии связи оптимальный угол излучения антенны .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Определение конструктивных размеров 

На основании полученного  значения рассчитаем размеры ромбической  антенны, которые показаны на рисунке 4: 1 – питающий фидер, 2 – сторона ромбической антенны, 3 – поглощающая линия.

Рисунок 4 – Эскиз ромбической антенны

Оптимальное значение половины тупого угла ромба

 

Половина острого угла ромба  

 

       

Определим оптимальное значение длины стороны

 

Рассчитаем высоту подвеса ромбической антенны над землей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 Расчет значений  

4.1 Нахождение значений для длины волны   l_min

 

Определим значения КПД h_А, коэффициента направленного действия D и коэффициента усиления G для значений длины волны   l_min по следующим формулам:

h_S

 

_S

где волновое сопротивление ромбической антенны;

R_S – сопротивления излучения;

– действующая высота ромбической антенны;

k – волновое число (k = 2p/l);

Определим волновое сопротивление ромбической антенны

 

где d – диаметр проводов (3…4 мм);

S = (0,02…0,03)L – расстояние между расходящимися проводами ромба у тупого угла.

 

Определим сопротивления излучения _S

_S

,

_S

Определим значения действующей высоты антенны h_∂

 

 

Из полученных результатах рассчитаем значения КПД h_А

h

Рассчитаем коэффициент направленного действия D

 

Рассчитаем коэффициент усиления G

 

 

4.2 Нахождение значений для длины волны   l₀

 

Определим волновое сопротивление ромбической антенны

 

Определим сопротивления излучения _S, при

_S

Определим значения действующей высоты антенны h_∂

 

Из полученных результатах рассчитаем значения КПД h_А

h

Рассчитаем коэффициент направленного действия D

 

Рассчитаем коэффициент усиления G

 

 

4.3 Нахождение значений для длины волны   l_max

 

Определим волновое сопротивление ромбической антенны

 

Определим сопротивления излучения _S, при

_S

 

Определим значения действующей высоты антенны h_∂

 

Из полученных результатах рассчитаем значения КПД h_А

h

Рассчитаем коэффициент направленного действия D

 

Рассчитаем коэффициент усиления G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5 Расчет диаграммы направленности 

Для построения диаграммы направленности в горизонтальной плоскости (для длины волны l₀) в пакете программ Mathcad 2000 определим по формуле

 

Покажем на рисунке 5 зависимость f(j).

Рисунок 5 Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости.

На рисунке 5 видно, что на горизонтальной диаграмме направленности главный лепесток расположен непосредственно на оси ординат, то есть под углом в ноль градусов. Это связано с тем, что в этом направлении происходит основное излучение антенны и соответственно главный лепесток на рисунке 5 является проекцией излучаемого поля на горизонтальную плоскость.

Выражение для определения  диаграммы направленности в вертикальной плоскости имеет следующий вид:

 

 

 

 

 

 

Покажем на рисунке 6 зависимость f(D):

Рисунок 6 Диаграмма направленности в вертикальной плоскости

На рисунке 6 видно, что в вертикальной плоскости находятся два главных лепестка. Один под углом в 31⁰, а другой под углом в 329⁰.

 

 

 

 

 

 

 

 

6 Расчет ширины диаграммы направленности 

Ширину диаграмм направленности по нулевому излучению в вертикальной  2D₀ плоскости можно рассчитать по формуле:

 

 

Ширину диаграмм направленности по нулевому излучению горизонтальной  2j₀ плоскости можно рассчитать по формуле