Параметрический синтез антенны базовой станции по заданным требованиям к диаграмме направленности

Параметрический синтез антенны базовой станции по заданным требованиям к диаграмме направленности

Поволжский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики

Кафедра "Электродинамики и антенн"

Контрольная работа по теме:

“Параметрический синтез антенны базовой станции по заданным требованиям к диаграмме направленности”

Самара 2013г

Оглавление

Введение

Теоретические сведения об антенных решетках

Аналитический расчет параметров антенной решетки

Моделирование антенной решетки

Анализ полученного результата

Заключение

Литература

Введение

Антенной называется радиотехническое устройство, предназначенное для изучения или приема электромагнитных волн. Антенна является одним из важнейших элементов любой радиотехнической системы, связанной с излучением или приемом радиоволн. К таким системам относят: системы радиосвязи, радиовещания, радиоуправления и др.

Форма, размеры и конструкция антенн разнообразны и зависят от длины излучаемых или принимаемых волн и назначения антенны.

Антенны могут изготавливаться из проводящих, или диэлектрических материалов. Излучающие структуры могут быть изготовлены путём напыления проводящих материалов на диэлектрические подложки.

Направленность действия простейшей антенны - симметричного вибратора <#"697322.files/image001.gif">,

где c- скорость света (с =  м/с) ƒ - рабочая частота

Тогда,

Моделирование антенной решетки

. В программе MMANA строим антенную решетку, для начала нужно подобрать координаты расположения антенны в пространстве таким образом, что бы соответствовало техническим требованиям данным преподавателем.

Ширина главного лепестка ДН в горизонтальной плоскости: 65º

Ширина главного лепестка ДН в вертикальной плоскости: 20º

Создадим три вибратора длиной 0,5λ. Начальное расстояние между вибраторами примем равным 0,25λ.

Рис. 1 - Таблица значений х, у, z для первого этажа антенны

Диаграмма направленности имеет вид:

Рис. 2 - Диаграмма направленности антенны

Из рисунка 2 видно, что ширина главного лепестка в вертикальной плоскости не соответствует техническим требованиям. Необходимо увеличить количество этажей антенны, т.к. они определяют ширину ДН в вертикальной плоскости и расстояние между вибраторами.

Рис. 3

Диаграмма направленности имеет вид:

Рис. 4

Ширина главного лепестка ДН в горизонтальной плоскости соответствует заданным требованиям, а ширина главного лепестка ДН в вертикальной плоскости нет. Чтобы добиться нужного результата в вертикальной плоскости, увеличиваем горизонтальное расстояние между вибраторами.

Рис. 5 - Таблица значений х, у, z для трёх этажей антенны

Рис. 6

Антенная решетка соответствует заданным требованиям.

Рис. 7 - Трехмерное изображение моделируемой антенны

. Строим рефлектор, располагая его за антенной решеткой на расстоянии 0,25λ.

Рис. 8

Рис. 9 - Трехмерное изображение антенной решетки с рефлектором

После построения рефлектора ДН в горизонтальной плоскости немного сузилась, поэтому необходимо немного увеличить расстояние между вибраторами.

Рис. 10

Антенная решетка соответствует заданным требованиям.

В итоге получаем:

Рис. 11

Рис. 12

Уровень заднего излучения: не более -24дБ, что соответствует заданию.

. Подбираем фазу, чтобы угол наклона главного лепестка ДН в вертикальной плоскости был равен 2º.

Рис. 13

Рис. 14

Угол наклона соответствует заданным требованиям.

D ДН с необходимым углом наклона главного лепестка в вертикальной плоскости.

Рис. 15                                   Рис. 16

Анализ полученного результата

Ширина главного лепестка ДН в горизонтальной плоскости равна 65º, что соответствует заданию.

Ширина главного лепестка ДН в вертикальной плоскости получилась 20º, соответствующая заданию.

Угол наклона главного лепестка ДН в вертикальной плоскости соответствует техническому заданию и равен 2º.

Уровень бокового излучения получился равным не более -10 дБ, что соответствует заданию.

Уровень заднего излучения получился так же удовлетворяющий техническому заданию, равен не более -24 дБ.

Заключение

В данной индивидуальной работе был произведен параметрический синтез антенны базовой станции, представляющую из себя эквидистантную фазированную антенную решетку вертикальной поляризации, который заключался в 3 этапах. На первом этапе произвели построение симметричного четвертьволнового вибратора. Задавшись полученными расчетными данными смоделировали антенну, удовлетворяющую требованиям. На втором этапе, достроили рефлектор и также добились необходимых результатов. Третий этап завершил параметрический анализ. В нем, изменяя угол наклона главного лепестка ДН в вертикальной плоскости, добились последнего нужного параметра.

Литература

1. Методическая разработка к лабораторному практикуму по курсу «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства». Авторы-составители: к.т.н., доцент Маслов М.Ю., доцент, к.т.н. Ружников В.А., ассистент Скачков Д.В.