Файл: Методические указания и задания к расчетнографическим работам для студентов и курсантов специальности.doc

Вычисленные значения:

• 
  емкость антенны С_А = 240 пФ;
  
• 
  сопротивление антенны емкостное Х_А = 1,33 кОм;
  
• 
  волновое сопротивление горизонтальной части ρ_Г = 523 Ом;
  
• 
  волновое сопротивление вертикальной части ρ_В = 448 Ом;
  
• 
  действующая высота антенны h_Д= 12 м;
  
• 
  сопротивление излучения R_изл = 0,64 Ом;
  
• 
  мощность излучения P_изл = 0,64 Вт_.
  
• 
  характеристика направленности антенны в горизонтальной плоскости F(φ) = 1;
  
• 
  характеристика направленности антенны в вертикальной плоскости F(∆) (см. таб. 3.1 и рис. 3.2).
  

Таблица 3.2
Варианты задания

Вариант	Исходн.	1	2	3	4	5	6	7
h, м	15	10	20	7	8	9	10	12
l, м	20	25	30	35	40	45	50	40
d, см	1	1	1	1	1	1	1	1
I, A	1	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
f , кГц	500	300	400	500	600	700	800	9000

Вариант	8	9	10	11	12	13	14	15
h, м	15	10	20	7	8	9	10	12
l, м	20	25	20	10	15	20	10	15
d, см	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
I, A	1	2	2	2	2	2	2	2
f , кГц	1000	1200	1500	1700	2000	2300	2500	3000

---

Вариант	16	17	18	19	20	21	22	23
h, м	20	15	15	10	10	8	8	6
l, м	25	30	15	15	20	10	15	10
d, см	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
I, A	1	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5	0,5
f , кГц	500	300	400	500	600	700	800	9000

4. Расчет параметров антенны для коротковолновой трассы
Задание
1. Рассчитать длину вибратора и высоту подвеса проволочной антенны типа полуволновый вибратор, предназначенной для работы на трассе длиной r км, на частоте f. Принять среднюю высоту отражения от ионосферы Н км. Нарисовать чертеж, указав на нем основные параметры трассы распространения, размеры антенны и высоту ее подвеса.

2. Рассчитать характеристики направленности антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях и начертить диаграммы направленности.
Исходные данные:

• 
  длина трассы r = 1000 км;
  
• 
  высота отражения от ионосферы Н = 250 км;
  
• 
  частота f = 5 МГц.
  

Рассчитать:

• 
  длину вибратора L;
  
• 
  высоту подвеса антенны h;
  
• 
  характеристику направленности антенны в горизонтальной плоскости F(α);
  
• 
  характеристику направленности антенны в вертикальной плоскости F(∆).
  

Решение
1. Рассчитаем длину полуволнового вибратора, входящего в состав антенного устройства, конструкция которого приведена на рис. 4.1. Для этого определим длину волны:

---

60 м. (4.1)

Длина вибратора:

= 30 м. (4.2)



Рис. 4.1. Антенна, предназначенная для работы на коротковолновой трассе
Высоту антенны рассчитаем исходя из того, чтобы максимальное излучение антенны приходилось на направление луча, вдоль которого распространяется электромагнитная энергия к приемнику. Направление максимального излучения можно определяется из формулы:

, (4.3)

где n =0, 1, 2, ...

Следовательно, высота отражения:

. (4.4)

В формуле (4.4) неизвестны n и ∆. При минимальной высоте подвеса антенны n = 0. Угол ∆ определим из треугольника, образованного из луча, высоты Н и расстояния r / 2 (рис. 4.2). Если пренебречь кривизной земной поверхности, то угол максимального излучения:

26,5⁰. (4.5)

Высота подвеса антенны:

= 33,5 м. (4.6)




Рис.4.2. Коротковолновая трасса распространения
2. Характеристику направленности антенны в горизонтальной плоскости вычислим из формулы:

. (4.7)

Проведем расчет характеристики направленности, меняя угол α через 15⁰. Результат расчета представим в виде таблицы 4.1 и графика, изображенного на рис. 4.3.


Таблица 4.1
Характеристика направленности полуволнового вибратора в горизонтальной

Плоскости

α, рад.	0	15	30	45	60	75	90	105	120
F(α), отн.ед.	1	0,951	0,816	0,628	0,418	0,207	0	-0,207	-0,418

---

α, град.	135	150	165	180	195	210	225	240
F(α), отн.ед.	-0,628	-0,816	-0,951	-1	-0,951	-0,816	-0,628	-0,418

α, град.	255	270	285	300	315	330	345	360
F(α), отн.ед.	-0,207	0	0,207	0,418	0,628	0,816	0,951	1

Рис.4.3. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости
Рассчитаем характеристику направленности антенны в вертикальной плоскости из соотношения:

, (4.8)

где волновое число:

k = 2π / λ =2 ^. 3,14 / 60 = 0,105. (4.9)

Результат расчета представим в виде таблицы 4.2 и графика, изображенного на рис. 4.4.
Таблица 4.2
Характеристика направленности полуволнового вибратора в вертикальной

плоскости (угол ∆ меняем через 15⁰)

∆, град.	0	15	30	45	60	75	90
F(∆), отн.ед.	0	0,789	0,983	0,611	0,1	-0,249	-0,362

∆, град.	105	120	135	150	165	180
F(∆), отн.ед.	-0,249	0,1	0,611	0,983	0,789	0

---

Рис. 4.4 Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости

(при изменении угла ∆ через 15⁰)
Из рассмотрения рис. 4.4 видно, что при выбранном шаге 15⁰ диаграмма направленности антенны изображена недостаточно точно. Поэтому уменьшим угловой шаг в 2 раза и снова вычислим характеристику направленности в вертикальной плоскости (таблица 4.3). Диаграмму направленности представим на рис.4.5.
Таблица 4.3
Характеристика направленности полуволнового вибратора в вертикальной

плоскости (угол ∆ меняем через 7.5⁰)

∆, град.	0	7.5	15	22.5	30	37.5	45	52.5	60
F(∆), отн.ед.	0	0443	0,789	0,974	0,983	0,843	0,611	0,348	0,1

∆, град.	67.5	75	82.5	90	97.5	105	112.5	120
F(∆), отн.ед.	-0,103	-0,249	-0,334	-0,362	-0,334	-0,249	-0,103	0,1

∆, град.	127.5	135	142.5	150	157.5	165	172.5	180
F(∆), отн.ед.	0,348	0,611	0,843	0,983	0,974	0,789	0,443	0

Вычисленные значения:

• 
  длина вибратора L = 30 м;
  
• 
  высота подвеса антенны h = 33,5 м;
  
• 
  характеристика направленности антенны в горизонтальной плоскости (рис. 4.3);
  
• 
  характеристика направленности антенны в вертикальной плоскости (рис. 4.5.).
  

---