Курсовой проект - Расчет радиолиний телевизионного вещания в ДМВ - диапазоне - файл n1.docx

Курсовой проект - Расчет радиолиний телевизионного вещания в ДМВ - диапазоне
скачать (351.3 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx352kb.21.10.2012 11:10скачать

n1.docx

Содержание.



Лист замечаний 2

Содержание 3


Введение 4

Расчет распределения тока 5

Расчет диаграммы направленности 9

Расчёт напряжённости и мощности поля вибратора 12

Заключение 17

Список литературы 18

Введение.



Для передачи сигналов от передающей антенны к радиоприёмной антенне в качестве линий передачи энергии часто используют естественную среду. Линию передачи при этом называют естественной радиотрассой или радиолинией. ЭМ волны распространяются в приповерхностных толщах Земли, атмосфере или космическом пространстве.

В свободном пространстве радиоволны распространяются прямолинейно со скоростью света и не испытывают поглощение.

Параметры среды зависят от частоты ЭМ поля, температуры влажности почвы, времени суток и года и т. д. Под влиянием среды в распространяющемся ЭМ поле по сравнению со свободным пространством изменяются амплитуда, фаза, групповая и фазовая скорости, фронт волны (направление распространения), поляризационные характеристики.
Расчет распределения тока.
Рассчитаем и построим на крайних частотах диапазона 470 МГц-630 МГц распределение тока в вибраторах приёмной антенны в приближении длинной линии и её амплитудные ДН в свободном пространстве. На (рисунке 1) изображена схема антенны для которой необходимо рассчитать распределение тока и ДН.

Так как вибратор представляет собой линию короткозамкнутую на конце, а из курса электродинамики известно, что на конце такой линии ток максимален. Определим распределение тока для вибратора, ток будет распределён по закону косинуса . Введем декартову систему координат (рисунок1) ,расположим вибратор вдоль оси x , и построим распределение тока вдоль вибратора:
с осью координат 1
Рис. 1
Найдем длины волн на крайних частотах диапазона:

()

()
(2)

где I- амплитуда тока, фаза коэффициента распространения определяется формулой, -длина волны.

Представим график распределения тока I0(z):

Рис. 2
График распределения тока в вибраторе приёмной антенны: (м),
Построим распределение тока в рефлекторе. Рефлектор представляет собой, линию разомкнутую на конце, ток на конце такой линии равен нулю. Ток будет распределён по закону синуса. Расположим рефлектор вдоль оси x ,известно, что отношение амплитуды тока в петлевом вибраторе к току в рефлекторе равно 0,75 значит:

,-амплитуда тока

Общая формула распределения тока в рефлекторе:
(3)


График распределения тока в рефлекторе приёмной антенны:

Рис. 3
Аналогично выше изложенным рассуждениям найдём распределение токов для (м).

Рис. 4
График распределения тока в вибраторе приёмной антенны: (м).


Рис. 5
График распределения тока в рефлекторе приёмной антенны: (м).
Расчет диаграммы направленности.
Рассчитаем ХН и построим диаграмму направленности на частотах ,:

Напряженность поля антенны и рефлектора в любом направлении выражается формулой

(4)

, (5)

где -напряженность поля вибратора;

-напряженность поля рефлектора;

-напряженность поля;

-составляющая угла сдвига фаз между векторами напряженности поля антенны и рефлектора, определяемая разностью хода лучей.

-сдвиг фаз токов антенны и рефлектора, равный в данном случае ;

-сдвиг фаз;

Для произвольного направления ,имеющего угол наклона и азимутальный угол , отсчитываемый от направления оси вибратора, разность хода лучей от антенны и рефлектора равна (смотреть рисунок 6 )

(6)

(7)

(8)

определение разности хода лучей -2
Рис. 6
Подставим в формулу (4) вместо его выражение и преобразовывая получаем следующее выражение для модуля напряженности поля:
; (9)

в общем случае определяется по формулам:

;(10)

;(11)

- ток в пучности тока вибратора;

-азимутальный угол луча, т.е. угол, образованный проекцией луча на горизонтальную плоскость с направлением оси вибратора.

-угол наклона луча т.е. угол, образованный направлением луча с горизонтальной плоскостью.

, , ,- модули и аргументы коэффициентов отражения для нормально поляризованного и параллельно поляризованного лучей.
;(12)

;(13)
здесь , где -относительная диэлектрическая проницаемость почвы.

-удельная проводимость почвы. Но в задание требуется построить ДН для свободного пространства.

Для расчета диаграмм направленности в горизонтальной плоскости (горизонтальная поляризация) при заданном значении угла пользуются формулами (10) и (11) .При , ; (14)

Подставляя (14) его значения в формулу (15) получим ХН в горизонтальной плоскости:

; (15)

Построим диаграмму направленности для :


Рис. 7
; (16)
Построим диаграмму направленности для

Рис. 8

Расчёт напряжённости и мощности поля вибратора.
Рассчитаем и построим частотные зависимости напряженности поля в точке приёма и мощности на входе приёмника: а) для прямой волны в свободном пространстве; б) с учётом влияния Земли.
а) Вычислим расстояние прямой видимости по формуле:

(м), (17)

Определим с какой моделью радиотрассы мы имеем дело, для второй модели радиотрассы с высоко расположенными(т.к. ) антеннами, известно что(м).

проверим,



Мы имеем дело со второй моделью радиотрассы, а это значит ,что следует учитывать сферичность земной поверхности .Схема распространения радиоволн с учетом сферичности Земли изображена на рисунке 4:
радиотрасса
Рис. 9
Прямая волна распространяется между точками qp это расстояние обозначается через .

; (18)

Мгновенное значение составляющей вектора напряженности электрического поля излучателя, находящегося в точке p, определяется как напряженность поля излучателя в свободном пространстве в Д.З. :

; (19)

Приёмная антенна расположена в направлении на максимум излучения т.е. построим зависимость напряженности на входе приемной антенны от частоты:

Рис. 10
Зависимость напряженности на входе приемной антенны от частоты в свободном пространстве.

Рассчитаем напряженность поля на входе приёмника на частотах 470-630 МГц, через 10МГц.


f,МГц

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560



4.758

4.855

4.945

5.029

5.106

5.175

5.238

5.292

5.339

5.378



f,МГц

570

580

590

600

610

620

630



5.409

5.432

5.447

5.453

5.451

5.440

5.422


Определим коэффициент направленного действия приёмной антенны. КНД приёмной антенны зависит от частоты и определяется формулой .
; (20)

Где

Учитывая последние соотношения ,получаем выражение для мощности, создаваемой в приёмной антенне при распространении радиоволн в свободном пространстве. Окончательно получим зависимость мощности на входе приемной антенны от частоты:

, (21)

где с- скорость света. Построим зависимость мощности на входе приёмной антенны от частоты в свободном пространстве:


Рис. 11

Зависимость мощности на входе приемной антенны от частоты в свободном пространстве.

Рассчитаем мощность поля на входе приёмника на частотах 470-630 МГц, через 10МГц.


f,МГц

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560



0,327

0,320

0,314

0,307

0,301

0,296

0,290

0,285

0,279

0,275



f,МГц

570

580

590

600

610

620

630



0,269

0,265

0,260

0,256

0,252

0,248

0,241


Рассчитаем и построим частотные зависимости напряженности поля в точке приёма и мощности на входе приёмной антенны с учетом влияния Земли.
Тип трассы РРВ – однородная над сушей (влажная почва). Найдем множитель влияния среды: ; (22)

Определим поле мнимого источника по формуле:

; (23)

Теперь определим все значения входящие в формулу:

-расстояние между мнимым источником и приемной антенной; -коэффициент отражения по электрическому полю при горизонтальной поляризации. Запишем формулу для коэффициента отражения при горизонтальной поляризации, выразив её через частоту:

, (24)

где , -параметры влажной почвы при данном частотном диапазоне;

;



Определим напряженность у приёмной антенны с учётом влияния Земли.

; (25)

Построим график напряженности поля в зависимости от частоты у приёмной антенны с учётом влияния Земли:

Рис. 12
Зависимость напряженности на входе приемной антенны от частоты с учётом влияния Земли.

Рассчитаем напряженность поля на входе приёмника на частотах 470-630 МГц, через 10МГц.

f,МГц

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560

,мВ/м

7,69

7,81

7,90

7,97

8,04

8,08

8,11

8,13

8,12

8,10

 

f,МГц

570

580

590

600

610

620

630

,мВ/м

8,06

8,01

7,94

7,84

7,73

7,61

7,49



Аналогично поступим, для определения мощности на входе приёмной антенне с учётом влияния Земли .

В итоге получим формулу мощности на входе приемной антенны с учетом влияния Земли.
; (26)
Построим график зависимости мощности на входе приёмной антенны от частоты с учётом влияния Земли :

Рис. 13
Рассчитаем мощность поля на входе приёмника на частотах 470-630 МГц, через 10МГц.

f,МГц

470

480

490

500

510

520

530

540

550

560



3,76

3,66

3,56

3,47

3,38

3,28

3,19

3,11

3,03

2,94

 

f,МГц

570

580

590

600

610

620

630



2,86

2,78

2,70

2,62

2,54

2,46

2,39

 

Заключение.
В данном курсовом проекте был представлен расчет радиотрассы телевизионного вещания в ДМВ - диапазоне. Были получены распределение токов и диаграммы направленности приемной антенны, также был произведен расчет напряженности и мощности поля. Вследствие выше предоставленных расчетов можно сделать вывод, что при увеличении частоты распределение тока принимает более треугольный характер, а напряженность поля при Lв= принимает максимальное значение (в свободном пространстве). Так же на распространение радиоволн влияют такие параметры как климатические условия, время года, время суток и др.


Список литературы.


1. Петров Б. М. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 2000. – 559 с.; ил.378.
2. Гольдштейн Л. Д., Зернов Н. В. Электромагнитные поля и волны./М.: Сов. радио, 1971.
3. Айзенберг Г.З. Коротковолновые антенны Учебник для вузов. М.: Радио и связь, 1962. – 817 с.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации