Les antennes à tige diélectrique appartiennent aux antennes à ondes progressives à vitesse de phase lente. Ils sont utilisés à la frontière des bandes d'ondes centimétriques et décimétriques dans la bande de fréquence de 2 à 10 GHz.

Sur la fig. 6 montre le schéma le plus typique d'une antenne tige diélectrique. Il s'agit d'un jonc diélectrique 1 excité par un guide d'onde rond 2 avec un excitateur 3 et une ligne d'alimentation 4. Selon les besoins de l'antenne, la section du jonc, de l'excitateur et de son alimentation peut varier. Les tiges cylindriques et coniques sont les plus couramment utilisées.

Antenne tige diélectrique : 1 tige diélectrique ; dispositif à 2 excitations ; 3-pathogène ; 4 mangeoires.

Riz. 6

Antennes en spirale.

Les antennes hélicoïdales appartiennent à la classe des antennes à ondes progressives. Il s'agit d'une spirale métallique alimentée par une ligne coaxiale. Il existe des antennes cylindriques, coniques et hélicoïdales plates.

Des exemples d'utilisation pratique d'antennes hélicoïdales sont présentés sur la photo. La première photo montre une partie de la station spatiale soviétique "Venus" avec une antenne hélicoïdale bidirectionnelle logarithmique montée dessus, enroulée à partir d'un ruban métallique plat sur un cadre diélectrique. La deuxième photo montre l'antenne d'une station au sol pour les communications spatiales, qui est une grille de quatre antennes hélicoïdales cylindriques.

Choix du matériau diélectrique

Pour la fabrication de l'émetteur, on choisira du polystyrène dont les paramètres ont les valeurs suivantes :

La constante diélectrique ;

Tangente de perte diélectrique.

Détermination du diamètre de la barre

Pour assurer la conversion de l'essentiel de l'énergie en onde de surface, la tige excitatrice est rendue épaisse, puis progressivement réduite pour rapprocher la vitesse de phase xf de la vitesse de la lumière. Il est recommandé de fabriquer des tiges d'un diamètre de:

A MHz m, alors :

Calcul du facteur de décélération

Selon la valeur choisie () et selon le schéma issu de la littérature méthodologique (2, p. 41), on trouve le coefficient de décélération, il est égal à :

À 0,83 1,205

Calcul de la longueur de tige d'antenne

La longueur de la tige diélectrique est choisie en fonction de la largeur donnée du diagramme d'antenne.

A =40…45 respectivement L1.588…1.255 m.

D'autre part, la directivité maximale de l'antenne est obtenue avec une longueur de tige égale à

D'où L=1.723m.

A partir de ces expressions, on choisit la longueur optimale de la tige : L m

Calcul de la directivité de l'antenne

Le coefficient d'action directionnelle est déterminé par la formule :

Calcul des diagrammes de rayonnement

Lors du calcul du diagramme de rayonnement d'une antenne diélectrique conique, des expressions sont utilisées pour calculer le diagramme de rayonnement d'une antenne cylindrique de diamètre moyen, alors que l'on suppose que l'onde dans la tige se déplaçant avec une décélération constante sur sa longueur et une réflexion depuis l'extrémité de la tige est négligée, alors l'expression pour calculer le diagramme de rayonnement est obtenue comme une antenne linéaire avec une distribution continue d'éléments rayonnants, dans laquelle la distribution des courants sur la longueur correspond à la loi d'une onde progressive.

où est le nombre d'onde, est l'angle entre l'axe de l'antenne et la direction vers le point d'observation.

Figue 2.

Figue 3.

antenne tige diélectrique dans un système de coordonnées polaires

tige d'antenne diélectrique

Calcul de l'appareil correspondant

Pour une transmission avec le moins de perte d'énergie dans un câble coaxial, un mode d'onde progressive doit être créé. Pour obtenir un mode d'onde progressive, il faut s'assurer de l'égalité de la résistance de charge et de la résistance d'onde de la ligne, c'est-à-dire faire correspondre la ligne avec la charge. Cependant, il est difficile d'obtenir un tel accord auquel le coefficient d'onde progressive (TWV = 1) est obtenu. C'est presque déjà bon si KBV = 0,8 h 0,9. Dans le même temps, la détérioration des performances de la ligne est insignifiante.

Pour faire correspondre l'impédance d'onde du câble coaxial W f avec l'impédance d'entrée de l'antenne, il est nécessaire de trouver la valeur souhaitée de la hauteur effective de l'excitateur (broche) h d, à laquelle R in = W.

La distance de la paroi de court-circuit à l'axe de la broche z 1 est choisie égale à /4, où in est la longueur d'onde dans le guide d'onde avec l'onde H 11 en présence d'un diélectrique

et l'impédance d'onde d'un guide d'onde circulaire rempli d'un diélectrique pour l'onde H 11 est égale à

417,034 ohm, soit 0,781 m et z1 0,195 m

Ensuite, la hauteur effective de la broche peut être trouvée à partir de l'expression :

Prenons pour le calcul un câble coaxial avec un conducteur extérieur constitué de fils ronds dans une gaine PE RK 50-33-17 avec une puissance maximale admissible aux fréquences de 100 MHz et 1 GHz de 5 kW et 0,9 kW, respectivement. Sa résistance aux vagues est de 50 ohms, puis 0,059 m

La hauteur géométrique se trouve à partir du rapport :

La longueur du guide d'onde circulaire depuis le vibreur jusqu'à son ouverture z 2 est choisie parmi les conditions permettant d'assurer l'atténuation nécessaire des types d'ondes supérieurs. On pense généralement que l'affaiblissement du champ de l'onde supérieure la plus proche E 01 doit être d'au moins 10 ... 20 dB (100 fois en puissance). Si nous prenons la valeur d'atténuation égale à 20 dB, alors

Lors du calcul, il s'est avéré qu'il y avait un nombre négatif sous la racine, ce qui signifie que l'onde est en mode sous-critique et ne se désintègre pas. Dans ce cas, il faut exclure la possibilité de son excitation, pour cela nous prendrons la longueur de l'excitateur 0,75 0,206. Dans ce cas, une atténuation supercritique doit être assurée pour la prochaine onde de type supérieur c, puis m

Pour faire correspondre l'émetteur avec le départ d'alimentation, un transformateur d'adaptation quart d'onde avec une impédance d'onde égale à

Calcul de la tension maximale dans la ligne d'alimentation

Lors du choix d'un câble coaxial, il convient de prendre en compte non seulement le coefficient d'atténuation à la fréquence de fonctionnement maximale, mais également sa fiabilité en cas de panne électrique. A cet effet, on vérifie l'admissibilité de la tension maximale de fonctionnement avec la tension maximale admissible pour une marque de câble donnée.

Pour vérifier la fiabilité des travaux en termes de panne électrique d'un câble coaxial, on définit

KBV peut être pris égal à (0,5 ... 0,7), prenons KBV = 0,5, alors

La tension corona du câble coaxial RK est de 50-33-17 kV, puis de 4250 V, ce qui signifie que la condition est remplie.

Calcul de l'efficacité de la ligne d'alimentation

La longueur de la ligne d'alimentation est choisie à partir de considérations de conception (10 ... 100 m), nous prenons je= 10 mètres

Coefficient d'atténuation de la ligne d'alimentation, dB/m, trouvé à partir des valeurs de référence

où 0,03 dB à 100 MHz signifie 0,062 dB/m.

La valeur du coefficient d'amortissement est substituée en Np/m à partir de la formule

signifie = 0,007

Le module du coefficient de réflexion à partir de l'extrémité d'une tige cylindrique peut être estimé à partir de la formule

Pour une tige conique, le coefficient de réflexion est beaucoup plus faible (généralement 2...5 fois), prenons 0,068. Ensuite, l'efficacité calculée selon la formule ci-dessus est de 0,868.

Calcul de l'efficacité du dispositif antenne-alimentation

Le calcul se fait selon la formule :

L'efficacité de l'antenne est déterminée principalement par les pertes dans le diélectrique et est d'environ 0,5 ... 0,7. Prenons 0,7, puis 0,521

Faisons encore quelques remarques liées à l'efficacité d'une antenne tige diélectrique.

Tout d'abord, nous notons que les antennes à tige diélectrique elles-mêmes n'ont pas d'éléments résonnants et, en ce sens, sont à large bande (sauf si le facteur de décélération est hors plage). La largeur de la bande de fréquence de fonctionnement dans une antenne diélectrique est déterminée par les propriétés de résonance de l'élément d'excitation, c'est-à-dire le vibreur dans un guide d'ondes métallique.

Deuxièmement, le diélectrique de l'antenne doit avoir de faibles pertes, sinon le rendement sera faible. De plus, le vibreur d'excitation dans le guide d'onde métallique doit être situé à l'extérieur du diélectrique. Cela conduit à une augmentation de l'efficacité due au fait que les types d'ondes supérieurs excités par le vibrateur se désintègrent à proximité et ne pénètrent pas dans le milieu diélectrique.

Conception d'antenne

La conception de l'antenne correspond à la Fig. 1, la tige diélectrique est réalisée en forme de cône, les dimensions géométriques calculées et les matériaux acceptés pour le calcul sont sélectionnés.

Les antennes diélectriques sont des tiges ou des tubes solides constitués de diélectrique long de plusieurs ondes et de dimensions transversales comparables à une onde.

Les antennes diélectriques, comme les antennes à lentilles, sont basées sur l'utilisation des caractéristiques de propagation des ondes radio dans les milieux diélectriques. Cependant, leur principe de fonctionnement est complètement différent.

On sait que lors du passage des ondes électromagnétiques d'un milieu à une permittivité vers un milieu à une permittivité différente, des charges et des courants (appelés courants de polarisation) apparaissent à l'interface entre les milieux. Ces charges et courants apparaissent également à la surface des tiges lorsque les ondes électromagnétiques se propagent le long de celles-ci, et la phase et l'amplitude des charges en chaque point de la surface de la tige dépendent de la vitesse de propagation des ondes. Le champ électromagnétique en tout point de l'espace extérieur au barreau, créé par les charges et les courants, dépend de la loi de leur répartition à la surface du barreau.

Si les dimensions de la tige et son matériau sont choisis de manière à ce que la vitesse de propagation des ondes radio le long de l'antenne diélectrique soit proche de la vitesse de la lumière, alors le rayonnement maximal de l'antenne sera dirigé selon l'axe de la tige dans le direction de la vague.

On a ici une analogie avec une antenne de type "voie d'onde", dans laquelle les directeurs assurent également le retard de phase de l'onde dans le sens du vibreur actif vers le maximum de rayonnement. Dans les antennes directrices, la répartition souhaitée des phases et des amplitudes de courant est sélectionnée en choisissant l'emplacement et la longueur des vibrateurs. Dans les antennes diélectriques, ceci est réalisé en choisissant leurs tailles.

Lorsque le diamètre du barreau est grand par rapport à l'onde, alors la vitesse de propagation des ondes radio le long du barreau est proche de la vitesse de propagation des ondes radio dans le diélectrique, égale à , où Avec est la vitesse de la lumière, et e D est la constante diélectrique du matériau de la tige.

Lorsque le diamètre de la tige diminue, la vitesse de propagation se rapproche de la vitesse de la lumière Avec.

Des études expérimentales montrent que de telles tiges ont les meilleures propriétés directionnelles, dont la section transversale S ne dépasse pas S max = , mais pas moins que S min = , où l 0 est la longueur d'onde de fonctionnement dans l'air.

Avec ces dimensions, la vitesse de propagation des ondes radio le long du barreau est très proche de la vitesse de la lumière.

Une augmentation de la section de la tige au-dessus de la valeur de Smax conduit à une augmentation du niveau des lobes latéraux et n'augmente pas le gain de l'antenne. La réduction de la section efficace par rapport à la valeur de S min conduit très rapidement à l'élargissement du lobe principal du diagramme de rayonnement, et donc à une diminution du gain de l'antenne.

La longueur des antennes tiges diélectriques est choisie dans la gamme de 2 à 6 ondes, en fonction du gain recherché.

Si l'antenne sous la forme d'une seule tige ne fournit pas la directivité souhaitée, alors dans ce cas, ils ne suivent pas le chemin de l'augmentation de sa longueur, mais le long du chemin de l'utilisation de systèmes de plusieurs tiges diélectriques du même type, alimentées en phase. Ceci est fait parce qu'une nouvelle augmentation de la longueur de l'antenne diélectrique sur 6 ondes ne donne plus un gain notable.

Sur la fig. 65 montre une antenne diélectrique de quatre tiges de polystyrène disposées en une rangée, et montre les diagrammes de rayonnement de cette antenne. Étant donné que les tiges diélectriques individuelles sont suffisamment étendues en raison de la non-criticité de leurs dimensions, alors lorsque le système d'alimentation pour les tiges individuelles est mis en œuvre selon le circuit parallèle illustré à la Fig. 65, le système d'antenne dans son ensemble conserve également ses propriétés sur une large gamme de longueurs d'onde.

Souvent, les tiges diélectriques sont réalisées en forme de cône avec un rétrécissement dans la direction du rayonnement maximal. Dans ce cas, ils s'efforcent non pas de réduire le poids, mais d'améliorer les propriétés directionnelles, car donner à la tige une petite conicité réduit l'intensité des lobes latéraux du diagramme de rayonnement.

Pour réduire la section transversale, les tiges diélectriques sont fabriquées à partir de matériaux à constante diélectrique élevée, tout en faisant attention à la quantité de pertes dans ce diélectrique, car l'utilisation d'un matériau à constante diélectrique élevée et à grand angle de perte conduit à une forte détérioration de l'efficacité de l'antenne.

L'excitation (puissance) des antennes diélectriques est réalisée soit par un vibreur perpendiculaire à l'axe du barreau, soit par un guide d'onde porteur de l'onde magnétique transversale principale. Dans le premier cas, le vibrateur pour éliminer le rayonnement arrière est placé dans une boîte métallique, à l'extrémité ouverte de laquelle une tige diélectrique est encastrée (voir Fig. 65). Un tel boîtier est essentiellement un guide d'ondes court.

Les propriétés directionnelles des antennes à tige diélectrique ne dépendent pratiquement pas de la forme de leur section transversale, qui peut être ronde, carrée, etc. dans le guide d'ondes, résout automatiquement le problème de l'étanchéité de sa cavité interne.

Pour une représentation visuelle des propriétés directionnelles des antennes diélectriques de la fig. 66 elles sont comparées à des antennes qui leur sont équivalentes en directivité et en gain.

Les antennes diélectriques sont équivalentes à :

une tige d'une longueur de 1,8 onde - une antenne planaire en phase, composée de huit vibrateurs demi-onde avec un réflecteur;

tiges d'une longueur de 3,3 vagues - une corne conique d'une longueur de 5 vagues et d'un diamètre de gorge de deux vagues;

un système d'antenne de quatre tiges - un cornet conique ayant deux fois la longueur et la section transversale.

En plus des antennes tiges, on utilise des antennes sous forme de tubes diélectriques creux d'un diamètre d'environ une onde, excités de manière similaire à un émetteur tige solide. L'épaisseur de paroi de ces tubes est prise en fonction de la constante diélectrique du matériau du tube, mais ne dépasse jamais 0,1 de la longueur d'onde de fonctionnement. Les antennes diélectriques à tube creux sont souvent appelées coquille.

Les antennes diélectriques Shell s'avèrent un peu plus volumineuses, mais elles ont moins de poids et, en raison de leurs grandes dimensions transversales, des diagrammes de rayonnement plus étroits que les antennes tiges de même longueur. Sur la fig. La figure 67 montre à des fins de comparaison les diagrammes de rayonnement d'un guide d'ondes, d'une tige diélectrique solide et d'un système de coque diélectrique.

Les antennes diélectriques sont utilisées à la fois comme antennes indépendantes et comme chargeurs, remplaçant avec succès les antennes cornet. Le poids des antennes diélectriques est proportionnel au cube de l'onde de fonctionnement, ce qui rend irrationnel leur utilisation à des ondes supérieures à 10-25 cm. Aux longueurs d'onde plus courtes, les radiateurs à tige et coque diélectriques présentent un certain nombre d'avantages, notamment de petites dimensions avec une bonne directivité, la possibilité de leur utilisation dans une très large plage de longueurs d'onde, un faible poids et une faible dérive.

Les inconvénients des antennes diélectriques comprennent la complexité du système d'alimentation (lorsque l'antenne est constituée de plusieurs éléments de mode commun) et la présence de pertes diélectriques qui peuvent réduire considérablement l'efficacité de l'antenne.

AN-05 est une antenne tige conçue pour les signaux GSM dans la gamme de fréquences 900/1800 MHz. L'appareil a une base magnétique. Il est compatible avec les modules de communication :

• JA-60GSM ;
• GD-04 ;
• CA-1202 et quelques autres.

Caractéristiques de l'AN-05

L'antenne AN-05 de fabrication tchèque a une conception bien pensée. Le produit est compact, a une longueur de seulement 37 centimètres. Les avantages incluent :

• la présence de deux LED qui agissent comme indicateurs d'alarme. Ils forment un angle de 180 degrés l'un par rapport à l'autre ;
• la capacité de fonctionner dans une large plage de températures : de -10 à +65 degrés Celsius ;
• classe de protection IP43 (le fonctionnement est autorisé à une humidité de 95 % );
• base de base universelle incluse dans la livraison ;
• poids minimum, ce qui garantit une facilité d'installation et de transport.

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tchèque

Fondée en 1990 dans la ville tchèque de Jablonec nad Nisou, Jablotron est spécialisée dans la conception et la fabrication de systèmes de sécurité pour les maisons, les bureaux et les véhicules. Aujourd'hui, Jablotron est devenu l'un des plus grands fabricants de systèmes de sécurité en Europe centrale. Le groupe de sociétés du Groupe JABLOTRON comprend vingt et une entreprises. En 1993, une filiale a été créée à Taipei, qui aide non seulement à la commercialisation des produits Jablotron en Asie, mais également à la fourniture de composants. Les produits Jablotron sont maintenant vendus dans plus de 70 pays à travers le monde. Les produits de l'entreprise sont certifiés selon la norme ISO9001. La politique qualité JABLOTRON comprend l'amélioration continue des produits et services de l'entreprise, la collecte systématique des commentaires et suggestions des clients et l'attention portée aux partenaires commerciaux et du réseau. Tout cela assure le succès à long terme de l'entreprise.

Devoir pour dissertation

introduction

Calcul des paramètres et dimensions de l'antenne

Fonctionnement du dispositif d'alimentation d'antenne

Bibliographie

Annexe 1

Devoir pour dissertation

Variante 89

Données pour le calcul :

Antenne tige diélectrique

Plage de fréquence de fonctionnement, MHz = 350…500.

Puissance rayonnée, kW = 0,90.

Largeur du faisceau = 40…45.

Constante diélectrique = 3,1.

introduction

Dans le domaine des micro-ondes, les antennes excitées par des ondes de surface sont largement utilisées. L'avantage des antennes à ondes de surface (SW) est leur portée, leur simplicité de conception et leur petite taille.

Les bonnes qualités aérodynamiques des APV permettent de les utiliser comme antennes à faible saillie pour des objets en mouvement. La refermeture automatique se compose de deux parties : l'excitateur d'ondes électromagnétiques (EMW) et la surface rayonnante. La partie rayonnante de l'antenne est une structure retardatrice, qui contribue à augmenter la directivité du rayonnement par rapport au champ primaire de l'excitateur. Selon le type de surface de guidage, il existe des dispositifs de refermeture automatique à plat, à tige et à disque.

Les plus utilisés sont les APV de type tige constitués d'un diélectrique, ainsi que sous la forme de tiges métalliques avec une coque diélectrique.

Les antennes à tige diélectrique sont des antennes à onde progressive avec une vitesse de phase lente (υ f< с). Они применяются на границе сантиметрового и дециметрового диапазонов волн в полосе частот от 2 до 10 ГГц.а рис. 1 приведена наиболее типичная схема диэлектрической стержневой антенны. Она представляет собой диэлектрический стержень 1, excité par un guide d'onde circulaire 2 avec un agent pathogène 3 et mangeoire 4.

Selon les exigences de l'antenne, la section de la tige, l'excitateur et son alimentation peuvent varier. Les tiges cylindriques et coniques sont les plus couramment utilisées.

Des études expérimentales montrent que les tiges coniques permettent d'obtenir une plus grande atténuation des lobes latéraux du diagramme de rayonnement que les tiges cylindriques. Cependant, la longueur des tiges coniques avec la même largeur du diagramme de rayonnement est supérieure à la longueur des tiges cylindriques.

Fig 1. Schéma d'une antenne tige diélectrique

Le barreau diélectrique d'une antenne peut être considéré comme un segment d'un guide d'onde diélectrique. Il est connu de la théorie des guides d'ondes diélectriques que des ondes symétriques et asymétriques peuvent s'y propager. Les ondes symétriques ne sont généralement pas utilisées dans les antennes à tige diélectrique car, en raison de la symétrie axiale, elles ne rayonnent pas de puissance le long de l'axe de la tige. L'onde principale utilisée à cet effet est une onde asymétrique de type HE11, de structure similaire à l'onde principale d'un guide d'onde rond métallique H11. La seule différence est que le champ HE11 existe également dans l'espace.

À l'aide d'une tige, il est possible de former des diagrammes de rayonnement d'une largeur de 2θ 0,5 ° > 20°…25°. Pour obtenir des diagrammes de rayonnement plus étroits, des réseaux sont utilisés dans lesquels les antennes à tige diélectrique sont des radiateurs séparés. Compte tenu des propriétés directionnelles des radiateurs, la relation entre eux et l'influence des décisions sur l'impédance d'entrée est plus faible que dans les réseaux constitués de vibrateurs et de fentes, ce qui facilite le réglage et le contrôle du réseau.

La vitesse de propagation des ondes le long du barreau diélectrique dépend peu de la longueur d'onde. Par conséquent, les antennes à tige diélectrique sont à large bande et leur bande passante est principalement limitée par les propriétés de portée de l'excitateur. Avec un excitateur large bande, il peut atteindre 40-50% de f cf.

L'avantage des antennes diélectriques est la simplicité de conception et les faibles dimensions transversales. Comme pour toutes les antennes à ondes progressives à vitesse de phase lente, leur caractéristique est que le rétrécissement du diagramme de rayonnement se produit en raison d'une augmentation non pas des dimensions transversales de l'antenne, mais des dimensions longitudinales avec une petite dimension transversale. Cette caractéristique détermine leur application, en particulier, dans les dispositifs radio des aéronefs.

L'inconvénient des antennes à tige diélectrique est la puissance d'émission relativement faible et la faible directivité du rayonnement.

. Calcul des paramètres et dimensions de l'antenne

Choix du matériau diélectrique

Pour la fabrication de l'émetteur, on choisira du polystyrène dont les paramètres ont les valeurs suivantes :

la constante diélectrique ;

tangente de perte diélectrique .

Détermination du diamètre de la barre

Pour assurer la conversion de l'essentiel de l'énergie en onde de surface, le barreau excitateur est épaissi, puis progressivement réduit afin de rapprocher la vitesse de phase υ f de la vitesse de la lumière. Il est recommandé de fabriquer des tiges d'un diamètre de:

À MHz m signifie :

m

m

Calcul du facteur de décélération

Selon la valeur sélectionnée ( ) et selon le schéma de la littérature méthodologique (2, p. 41) on trouve le coefficient de décélération, il est égal à :

À 0,83 1,205

Calcul de la longueur de tige d'antenne

La longueur de la tige diélectrique est choisie en fonction de la largeur donnée du diagramme d'antenne.

A =40…45 respectivement L1.588…1.255 m.

D'autre part, la directivité maximale de l'antenne est obtenue avec une longueur de tige égale à

D'où L=1.723m.

A partir de ces expressions, on choisit la longueur optimale de la tige : L m

Calcul de la directivité de l'antenne

Le coefficient d'action directionnelle est déterminé par la formule :

D0

Calcul des diagrammes de rayonnement

Lors du calcul du diagramme de rayonnement d'une antenne diélectrique conique, des expressions sont utilisées pour calculer le diagramme de rayonnement d'une antenne cylindrique de diamètre moyen, alors que l'on suppose que l'onde dans la tige se déplaçant avec une décélération constante sur sa longueur et une réflexion depuis l'extrémité de la tige est négligée, alors l'expression pour calculer le diagramme de rayonnement est obtenue comme une antenne linéaire avec une distribution continue d'éléments rayonnants, dans laquelle la distribution des courants sur la longueur correspond à la loi d'une onde progressive.

,

où est le nombre d'onde, est l'angle entre l'axe de l'antenne et la direction vers le point d'observation.

Fig 2. Diagramme de rayonnement d'une antenne tige diélectrique conique dans le système de coordonnées cartésiennes

Fig 3. Diagramme de rayonnement du cône

antenne tige diélectrique dans un système de coordonnées polaires

tige d'antenne diélectrique

Calcul de l'appareil correspondant

Pour faire correspondre l'impédance d'onde du câble coaxial W f avec l'impédance d'entrée de l'antenne, il est nécessaire de trouver la valeur souhaitée de la hauteur effective de l'excitateur (broche) h d, à laquelle R in = W.

La distance de la paroi de court-circuit à l'axe de la broche z 1 est choisie égale à l in /4, où l in est la longueur d'onde dans le guide d'onde d'onde H 11 en présence d'un diélectrique

et l'impédance d'onde d'un guide d'onde circulaire rempli d'un diélectrique pour l'onde H 11 est égale à

417,034 Ohm, soit 0,781 m et z 1 0,195 m

Ensuite, la hauteur effective de la broche peut être trouvée à partir de l'expression :

Prenons pour le calcul un câble coaxial avec un conducteur extérieur constitué de fils ronds dans une gaine PE RK 50-33-17 avec une puissance maximale admissible aux fréquences de 100 MHz et 1 GHz de 5 kW et 0,9 kW, respectivement. Sa résistance aux vagues est de 50 ohms, puis 0,059 m

La hauteur géométrique se trouve à partir du rapport :

La longueur du guide d'onde circulaire depuis le vibreur jusqu'à son ouverture z 2 est choisie parmi les conditions permettant d'assurer l'atténuation nécessaire des types d'ondes supérieurs. On pense généralement que l'affaiblissement du champ de l'onde supérieure la plus proche E 01 doit être d'au moins 10 ... 20 dB (100 fois en puissance). Si nous prenons la valeur d'atténuation égale à 20 dB, alors

où

Lors du calcul, il s'est avéré qu'il y avait un nombre négatif sous la racine, ce qui signifie que l'onde est en mode sous-critique et ne se désintègre pas. Dans ce cas, il faut exclure la possibilité de son excitation, pour cela nous prendrons la longueur de l'excitateur 0,75 0,206. Dans ce cas, une atténuation supercritique doit être assurée pour la prochaine onde de type supérieur avec , ensuite m

Pour faire correspondre l'émetteur avec le départ d'alimentation, un transformateur d'adaptation quart d'onde avec une impédance d'onde égale à

Calcul de la tension maximale dans la ligne d'alimentation

Lors du choix d'un câble coaxial, il convient de prendre en compte non seulement le coefficient d'atténuation à la fréquence de fonctionnement maximale, mais également sa fiabilité en cas de panne électrique. A cet effet, on vérifie l'admissibilité de la tension maximale de fonctionnement avec la tension maximale admissible pour une marque de câble donnée.

Pour vérifier la fiabilité des travaux en termes de panne électrique d'un câble coaxial, on définit

KBV peut être pris égal à (0,5 ... 0,7), prenons KBV = 0,5, alors

424.264V

Tension corona du câble coaxial RK 50-33-17 kV, puis 4250 V, donc la condition est remplie .

Calcul de l'efficacité de la ligne d'alimentation

La longueur de la ligne d'alimentation est choisie à partir de considérations de conception (10 ... 100 m), nous prenons je= 10 mètres

Coefficient d'atténuation de la ligne d'alimentation, dB/m, trouvé à partir des valeurs de référence

,

où 0,03 dB à 100 MHz signifie 0,062 dB/m.

La valeur du coefficient d'amortissement est substituée en Np/m à partir de la formule

,

signifie = 0,007

Le module du coefficient de réflexion à partir de l'extrémité d'une tige cylindrique peut être estimé à partir de la formule

Pour une tige conique, le coefficient de réflexion est beaucoup plus faible (généralement 2...5 fois), prenons 0,068. Ensuite, l'efficacité calculée selon la formule ci-dessus est de 0,868.

Calcul de l'efficacité du dispositif antenne-alimentation

Le calcul se fait selon la formule :

L'efficacité de l'antenne est déterminée principalement par les pertes dans le diélectrique et est d'environ 0,5 ... 0,7. Prenons 0,7, puis 0,521

Faisons encore quelques remarques liées à l'efficacité d'une antenne tige diélectrique.

Tout d'abord, nous notons que les antennes à tige diélectrique elles-mêmes n'ont pas d'éléments résonnants et, en ce sens, sont à large bande (sauf si le facteur de décélération est hors plage). La largeur de la bande de fréquence de fonctionnement dans une antenne diélectrique est déterminée par les propriétés de résonance de l'élément d'excitation, c'est-à-dire le vibreur dans un guide d'ondes métallique.

Deuxièmement, le diélectrique de l'antenne doit avoir de faibles pertes, sinon le rendement sera faible. De plus, le vibreur d'excitation dans le guide d'onde métallique doit être situé à l'extérieur du diélectrique. Cela conduit à une augmentation de l'efficacité due au fait que les types d'ondes supérieurs excités par le vibrateur se désintègrent à proximité et ne pénètrent pas dans le milieu diélectrique.

Conception d'antenne

La conception de l'antenne correspond à la Fig. 1, la tige diélectrique est réalisée en forme de cône, les dimensions géométriques calculées et les matériaux acceptés pour le calcul sont sélectionnés.

Fig 4. Dessin de l'antenne tige diélectrique conique calculée

. Fonctionnement du dispositif d'alimentation d'antenne

L'antenne tige diélectrique a un haut niveau de rayonnement latéral et arrière. Les diagrammes de rayonnement de ces antennes ont des lobes principaux assez larges, elles sont donc classées comme des antennes faiblement directionnelles. Par conséquent, les antennes à tige diélectrique sont le plus souvent utilisées comme alimentations pour les antennes à réflecteur et les collimateurs.

L'antenne tige diélectrique est large bande, un tel mode nécessite certains rapports entre les dimensions de l'antenne et la longueur d'onde. Ces dimensions doivent être exactement respectées afin d'assurer un fonctionnement à large bande.

L'installation de l'antenne doit être effectuée conformément au passeport du produit, ainsi qu'aux divers documents réglementaires pour les antennes fonctionnant dans la bande VHF. Pour le mode normal, il faut assurer l'intégrité des pièces mécaniques de l'antenne : la rigidité du montage du radiateur dans le guide d'onde et la fixation du câble coaxial. L'endommagement des éléments entraîne une détérioration des performances, une diminution de la qualité de réception et de transmission, une détérioration des propriétés du haut débit et une augmentation du coefficient de réflexion.

Le générateur qui alimente l'antenne doit fonctionner de manière stable, sans réduire sa tension de sortie, afin d'éviter une diminution de la puissance de rayonnement. Une surtension doit également se produire, les propriétés électriques de l'antenne ne doivent pas être violées.

Le fonctionnement de l'antenne est effectué conformément à la documentation réglementaire, qui stipule le calendrier de la maintenance de routine. Le travail de routine est une liste d'actions nécessaires pour vérifier la précision de l'antenne et de ses paramètres, ainsi que les propriétés mécaniques et électriques.

Une inspection externe doit être effectuée en permanence pour détecter la présence de dommages mécaniques et électriques. Nettoyez régulièrement l'antenne de la saleté et de la poussière, vérifiez le chemin d'alimentation.

Bibliographie

Sazonov D.M. "Antennes et appareils à micro-ondes". - M. : Lycée supérieur, 1988

Nechaev E.E. Lignes directrices et devoirs pour les cours dans la discipline "Antennes et propagation des ondes radio". - M. : MSTU GA, 1996

. "Antennes et appareils à micro-ondes". Éd. DI. Résurrection. - M. : Ingénierie radio, 2006

Goncharenko V.M., Kamenev V.G. "Conception d'antennes micro-ondes". Didacticiel. - M., 2006

Efimov I.E., Shermina G.A. "Lignes de transmission de guide d'ondes". - M. : Communication, 1979

Biélorussov N.I. « Câbles, fils et cordons électriques ». Ed.5. Annuaire. - M. : Energoatomizdat, 1988

Annexe 1

Tableau de calcul du diagramme de rayonnement dans le système de coordonnées cartésiennes

Tableau de calcul du diagramme de rayonnement dans le système de coordonnées polaires