# 952; m = # 952; 0 = 18 # 778; -кут підйому на оптимальній довжині хвилі максимуму ДН у вертикальній площині
- Геометричні параметри антени
l -довжину боку ромба
2 # 966; 0 -острий кут ромба
h-висота підвісу ромба над Землею
У вертикальній площині
У горизонтальній площині
- Межі робочого діапазону
- опір випромінювання
- ККД
- КНД
- КУ
- навантажувальну лінію
- фідерні лінію
- Діаметр проводів ромба
№2. Принцип дії
Ізлучающіміелементамі ромбічної антени (РБ) є довгі дроти з біжать хвилями струму і напруги, розташовані в горизонтальній площині на всі боки ромба.К одному з гострих кутів ромба приєднується опір навантаження рівний хвильовому опору ромба, а до другого гострого кута-лінія фідера з хвильовим опором, з'єднує антена з передавачем.
Напрямок головного випромінювання в горизонтальній площині збігається з великою діагоналлю ромба.Поетому антена орієнтується великою діагоналлю на пункт прийому (Навантаженням в сторону цього пункту).
Схема формування ДН РА:
РА має так звану оптимальну довжину хвилі-це та довжина хвилі, на якій антена має оптимальні електричні параметри (для оптимальної довжини хвилі підбирають розміри антени).
Включення опору навантаження, рівного хвильовому опору ромба, практично забезпечує режим біжучої хвилі на проводах антени і незмінність її вхідного опору на всіх хвилях діапазону.
Розподіл поля випромінювання ромбічної антени в просторі визначається інтерференцією хвиль від чотирьох випромінюючих проводів, розташованих по сторонах ромба і обтічних хвилею, що біжить струму.
Як відомо, ДН дроти з хвилею, що біжить струму визначається виразом:
де # 952; - це кут, відлічуваний від осі проводу
Відлік кутів на малюнку проводиться від осі провода.Еслі взяти чотири дроти з хвилею, що біжить і розташувати їх певним чином (як сторони ромба), то всі вони будуть мати максимальне випромінювання в напрямку бісектриси гострого угла.Поетому напрямок головного випромінювання збігається з великою діагоналлю ромба .
№3. ДН у вертикальній плоскості.Определеніе основних геометричних розмірів антени.
Результуюча нормована ДН у вертикальній площині визначається виразом:
де # 952; -кут, відрахований від лінії горизонту
ld -Дія довжина антени
sin (m * h * sin (# 952;)) множник, що враховує вплив поля Землі
h-висота підвісу антени над землею
# 952; 0 -половина гострого уга ромба
l-довжина сторони ромба
Однак для дослідження і побудови ДН доцільно представити її наступним чином:
Досліджуємо величину і напрямок головного лепестка.Прі цьому не враховуємо множник Sin (m * h * sin (# 952;)), який змінюється порівняно повільно зі зміною # 952; .Прімем, що напрямок максимуму головної пелюстки визначається виразом:
Взявши від даної вище функції похідну по # 952; і прирівнявши її до нуля маємо:
Отримаємо трансцендентне рівняння виду:
У цьому випадку маємо ряд рішень, які дають можливість визначити кути # 952; для всіх максимумів ДН.Мінімальное значення кореня рівняння Х = 67'05 'відповідає максимуму головної пелюстки # 952; 0.Виразів Х в радіанах і прирівнявши йому вираз
Звідси випливає, що при заданому куті між сторонами ромба ф0 довжина його сторін:
Отримуємо вираз для діючої довжини антени:
Виберемо оптимальну довжину хвилі # 955; = 18 м.
Зазвичай ККД антени лежить в діапазоні 0,4 ... 0,8, приймаючи мінімальне значення на довгохвильовому кінці робочого діапазону, а максимальне на короткохвильовому.
КНД антени при даних парамтрах:
Зміна КУ за діапазоном лежить в інтервалі 25 ... 160, проте в даному випадку коефіцієнт виходить за усереднений діапазон, т.к. потужність передавача в даному варіанті дуже велика (50 кВт) .В подальшому більшість результатів не буде укладатися в звичайний діапазон.
№8. Конструктивні особливості передавальних ромбических антенн.Расчет навантажувальної і фідерної лінії.
Ромбическая антена виконується з проводів, натягнутих на відтягненнях між дерев'яними щоглами, які встановлені по кутах ромба. З одного боку до антени приєднаний фідер, хвильовий опір якого дорівнює хвильовому опору антени, з іншого боку узгоджена навантаження.
Для того, щоб хвильовий опір антени по всій її довжині було постійним, кожну сторона ромба роблять з двох розбіжних до тупого кута проводів. Відстань між цими проводами збільшується від нуля до 2-2.5 м у тупого кута. При цьому збільшується і погонне ємність між сторонами ромба, яка компенсує зростання хвильового опору через розбіжності сторін від гострого кута до тупого.
Діаметр проводів антени повинен забезпечити необхідну електричну міцність. Максимальна амплітуда напруги між проводами антени визначається формулою:
Де kbv = k - коефіцієнт біжучої хвилі на проводах ромба.
Зазвичай до буває не менше 0.5. 0.7. Приймемо до = 0.65
Максимальна напруженість поля у проводів одиночній ромбічної антени:
Необхідний діапазон проводів ромба:
(См) -за Едоп = 7000 В / см
Зазвичай діаметр проводів антени вибирають рівними 4. 6мм. Приймемо d = 6мм, тоді В / СМ.
Живить антену фідер представляє собою дво- або чотирьох провідну лінію. Вибір лінії і діаметра її проводів повинні усунути небезпеку існування факельного закінчення на фідері.
Так як потрібно узгодити фідер з хвильовим опором антени, то рф = ра. При цьому діаметр визначається знову вищевказаним виразом окремо для двухпроводной (n = 1) чотирьох провідний (n = 2) ліній.
Оскільки для n = 1 d => 0.247 см, приймемо d = 0.5 см. Для n = 2 d => 0.127 см, приймемо d = 0.2 см.
Відстань r між проводами зазвичай становить 30. 40 см. Приймемо r = 35.
Висота підвісу фідера над землею повинна бути не менше 2.5. 3 м. Приймемо h = 3 м.
Знаючи діаметр проводів і хвильовий опір, розраховують розташування проводів фідера за такими формулами:
для двох проводового фідера:
Для чотирьох проводового фідера:
ККД фідера визначається за формулою:
Aф- коефіцієнт загасання фідера
Kbv- коефіцієнт біжучої хвилі
Lф = 150 (м) - довжина фідера від передавача до антени
Коефіцієнт загасання можна розрахувати за формулою, відомої з теорії довгих ліній:
При погонному опорі
(Ом / м) -погонное опір фідера для двох провідної лінії
а = d / 2 * 10 = 30 (мм) радіус фідера
u = 1 - відносна магнітна проникність
r1 = 0.177 * 10 ^ -7 (ом * м) -Питомий опір міді
Здавалося б, що радіус фідера занадто великий і розрахунок зроблений невірно, проте при обчисленні ККД:
Отримуємо високе значення ККД для двох проводового фідера.
Для чотирьох провідної лінії погонное опір буде в 2 рази менше, а коефіцієнт загасання прийме значення:
ККД чотирьох провідної лінії відповідно чисельно дорівнює:
Навантаження передавальних антен виконується у вигляді двухпроводной лінії з хвильовим опором, рівним хвильовому опору антени, і великим загасанням.
Цю навантажувальну лінію в кінці антени спускають вниз до землі і підвішують на невисоких опорах, розташованих строго по діагоналях ромба.
Для забезпечення сильного загасання дроти навантажувальної лінії виготовляють з матеріалів, що мають велике питомий опір. Чим більше питомий опір, тим більше коефіцієнт загасання навантажувальної лінії ан і тим коротше буде довжина навантажувальної лінії.
Провід такої лінії часто виготовляють з фехралю (г = 1.2 * 10 -6 Ом * м, u = 80), застосовуються також залізні дроти (г = 10 -7 Ом * м, u = 80. 100).
Довжину проводів навантажувальної лінії визначають з умови, щоб потужність відбитої від кінця лінії хвилі становила на початку лінії 0,05 ... 0,1 від значення потужності надходить з антени в навантажувальну лінію:
де # 945; н-коефіцієнт загасання навантажувальної лінії
lk-довжина навантажувальної лінії
Rн = 0.847 (Ом / м) -погонное опір навантажувальної лінії
Візьмемо дроти лінії загасання з фехралю: r1 = 1,2 * 10 -6 Ом * м; u = 80;
Де множник ln 10 відповідає значенню Pотр = 0.1Pпад, а множник ln (20) відповідає значенню Pотд = 0.5Pпад.
Довжина навантажувальної лінії:
Урезультаті розрахунку курсової роботи були отримані наступні результати:
- Геометричні параметри антени
· Ld = 125,8 (м) -Дія довжина антени
· L0 = 70.31 (м)-довжина сторони ромба
· 2ф0 = 36 (град) -острий кут ромба
· H = 14.6 (м)-висота підвісу ромба над землею