При работе без поляризационного уплотнения развязка в обоих трактах должна быть не менее 19 дБ в контуре с ослаблением 0,5 дБ.

4. Развязка между приемными и передающим трактами должна быть такой, чтобы при максимальной мощности на выходе всех передатчиков ЗС, кроме резервных, уменьшения соотношения сигнал-шум на входе приемника (малошумящее устройство – МШУ), работающего в линейном режиме, на частоте принимаемого сигнала не превышало 0,3 дБ.

5. Потери ЗС в уровне принимаемого сигнала из-за неточности наведения не должны превышать 0,4 дБ для ЗС классов С1-С4 и К1-К3, и 1,0 дБ для классов С5-С7 и К4-К6.

6. В соответствии с Рекомендацией МСЭ – Р 524 плотность эквивалентной изотропной излучаемой мощности (ЭИИМ) при любом угле от оси главного лепестка ДН антенны q, равным при большим 2,50 в полосе шириной 4 кГц, в любом направлении в пределах ± 30 от геостационарной орбиты не должна превышать значений определяемых по формуле:

ЭИИМ=[32 – 25lgq],

2. Электрический и конструктивный расчет характеристик антенны, собранной по схеме Кассегрена

2.1 Расчет энергетических характеристик антенны

К основным энергетическим характеристикам антенны относят коэффициент усиления и коэффициент направленного действия. Коэффициент усиления передатчика можно определить по формуле:

Таким образом, мы получили коэффициент усиления передатчика в дБ. Для того, чтобы выразить Gпер в раза необходимо использовать известное соотношение:

Коэффициента направленного действия (КНД) определяется как отношение коэффициента усиления к КПД. КПД определяется в техническом задании. Примем его равным 0,87. При этих значениях, КНД определиться как:

;

2.2 Расчет радиуса раскрыва большого зеркала

В предварительных расчетах радиус раскрыва вычисляется без учета площади затенения. Для определения предварительного радиуса раскрыва (R/0) используем следующее соотношение:

,

где КИП примем равным 0,6;

.

Выразим из данного соотношения площадь раскрыва и затем определим R/0:

Как известно площадь окружности определяется по формуле:

В результате получим, что предварительный радиус равен:

Теперь мы можем получить диаметр как большого, так и малого зеркал:

при этом диаметр малого зеркала определяется в соответствии с рекомендациями:

В дальнейшем нам необходимо учитывать площадь затенения, иными словами определить площадь малого зеркала, и соответственно вычислить радиус раскрыва с учетом этой площади. Площадь тени можно определить как:

,

где

Теперь нам необходимо проверить соотношение R/0 < R0. Анализируя полученные результаты, можно сделать вывод, что условие удовлетворено.Дальнейший расчет основан на выборе угла раскрыва (Ψ0) и угла облучения (φ2):

Ψ0= 1000…1050, примем Ψ0=1030;

φ2= 400…410, примем φ2=410;

2.3 Расчет эксцентриситета малого зеркала гиперболы, фокусных расстояний зеркал и диаметра облучателя

;

Помимо аналитического вычисления эксцентриситета малого зеркала гиперболы, приведем графическое. На рисунке 2.1 представлены графики, показывающие значения изменения эксцентриситета образующей гиперболы в зависимости от углов (Ψ0) и (φ2).

Рисунок 2.1 – зависимость эксцентриситета от углов (Ψ0) и (φ2).

Из графика видно, что при углах Ψ0=1030 и φ2=410 значение эксцентриситета близко к полученному при аналитических вычислениях результату: .

Для дальнейшего расчета нам необходимо определить фокусное расстояние большого (F) и малого (f) зеркал. Это можно сделать, используя следующее соотношение:

;

Из приведенного выше соотношения видно, что Fэ определится как:

;

Теперь рассчитаем фокусное расстояние малого зеркала, при этом формула для его определения выглядит следующим образом:

;

Как известно, разность расстояний от фокусов до произвольной точки на поверхности гиперболоида постоянна, т.е. , где 2а – это расстояние между его вершинами. Расстояние между фокусами гиперболоида . При этом эксцентриситет образующей гиперболы равен . Наглядно расстояние 2а и 2С представлены на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – графическое представление расстояний 2С и 2а

Теперь мы можем отыскать численные значения расстояний 2С и 2а. Для этого используем выражение:

;

;

Выполним проверку на условие , условие  удовлетворено, следовательно, расстояния найдены, верно.

На завершающем этапе расчета данного параграфа нам необходимо определить диаметр облучателя:

;

Таким образом, диаметр облучателя можно определить как:

;

При этом условие выполняется.

2.4 Расчет профилей большого и малого зеркал

Данный расчет производится на основе известных выражениях для ρ(ψ) как для большого зеркала параболоида, так и для контррефлектора. Эти выражения выглядят следующим образом,

;

;

для большого и малого зеркал соответственно.

Для упрощения алгоритма вычислений в курсовой работе данный расчет был произведен и запрограммирован с помощью приложения MathCAD professional.

На первом этапе рассчитаем профиль параболы:

Значение угла ψ будет варьировать от (– ψ0) до (ψ0). В результате получим значения для ρ(ψ), которые приведены ниже.

для большого зеркала для малого зеркала

На рисунке 2.3 выполненном в полярных координатах представлены профили обоих зеркал. На рисунках 2.4 и 2.5(а,б) данные профили изображены отдельно, при чем на (рис. 2.5б) профиль параболы представлен в полярных координатах.

Рисунок 2.3 – профили параболы (черная) и гиперболы (красная)

Рисунок 2.4 – контррефлектор

а) профиль большого зеркала

б) профиль большого зеркала в прямоугольных координатах

Рисунок 2.5 – изображение параболоида

2.5 Расчет электрических характеристик, допуск на изготовление

Данный параграф включает в себя расчет предельно допустимых значений. Нам необходимо определить допуск на изготовление:

,

где n определяет технологию производства. Примем n=3.

Коэффициент направленного действия зеркальных антенн пропорционален отношению площади раскрыва к длине волны (это положение является общим для всех апертурных антенн). Следовательно, у каждой данной зеркальной антенны с укорочением длины волны можно ожидать увеличение КНД. Теперь мы должны определить минимальную длину волны, при которой КНД будет максимальным:

;

Целью нашего расчета является определение максимального (КНДmax):

;

2.6 Расчет диаграммы направленности облучателя

На первом этапе мы должны определить тип облучателя. Из всего многообразия типов и видов облучателей наиболее предпочтительным для нашего проекта является круглый волновод с переходом в конический рупор. Наша задача – это определение и графическое отображение главного бокового лепестка оптимального конического рупора. По этому лепестку мы должны убедится, что ДН облучателя уложена в угол φ2. Рисунок 2.6 содержит данные для определения главного лепестка. На нем указаны углы θ с осью рупора , соответствующего различным уровням главного лепестка.

Рисунок 2.6

Для того, чтобы построить ДН облучателя нужно работать по следующему алгоритму (см. рис. 2.6). На оси абсцисс откладываем полученное значение , затем, проведя нормаль к оси рупора, получаем значения углов θ и значений главного лепестка (см. рис. 2.7). Графическое представление диаграммы направленности облучателя изображено на рисунке 2.7. При этом мы можем видеть, что лепесток уложен в угол φ2.

2.7 Расчет амплитудного распределения в раскрыве зеркала антенны

Распределение амплитуд в раскрыве зеркала определяется по формуле:

,

где  – это коэффициент пересчета. Он определяется как:

;

Изменяя пределы угла Ψ от 0 до Ψ0 получим значения ρ(ψ) (см. таблицу 2.1).

Таблица 2.1

На основе этих значений строим амплитудное распределение без учета облучателя.

Для того, чтобы построить амплитудное распределение с учетом облучателя мы должны пересчитать  к зависимости от угла ψ. Данное преобразование целесообразно выполнить с использованием следующей формулы:

Результаты вычислений сведем в таблицу 2.2.

Таблица 2.2

Страницы: 1, 2, 3, 4