close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;docx

код для вставкиСкачать
1
2
3
1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ДИСЦИПЛИНЫ
Цель курса — ознакомление студентов с современным состоянием и
перспективами развития антенно-фидерных устройств и получения ими
навыков использования приобретенных знаний в прикладных областях приборостроения.
Задачи курса:
приобретение студентами навыков обоснованного выбора элементов и
типовых узлов антенно-фидерных устройств, применяемых в различных областях приборостроения, их анализа и синтеза;
развитие практических навыков расчета антенн различной конфигурации.
Перечень дисциплин с указанием разделов, усвоение которых необходимо при изучении электрических машин: математика (дифференциальное и
интегральное исчисления, комплексные числа и функции, аналитическая
геометрия, ряды, дифференциальные уравнения, системы алгебраических и
дифференциальных уравнений, специальные функции), физика (электричество и магнетизм), общая электротехника, электроника.
2. ТРЕБОВАНИЯ К УРОВНЮ ОСВОЕНИЯ СОДЕРЖАНИЯ
ДИСЦИПЛИНЫ
Инженер должен знать и уметь:
принципы распространения радиоволн в атмосфере и работы радиопередающих антенн;
разрабатывать и рассчитывать антенны различных конфигураций.
3. ОБЪЕМ ДИСЦИПЛИНЫ И ВИДЫ УЧЕБНОЙ РАБОТЫ
Вид занятий
Общая трудоемкость
Аудиторные занятия
Лекции
Практические занятия (ПР)
Семинары (С)
Лабораторные работы (ЛР)
и (или) другие виды аудиторных занятий
Самостоятельная работа
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
4
Всего
часов
150
82
66
16
—
—
—
68
40
—
Семестр
8
48
34
34
—
—
—
—
14
—
—
9
102
48
32
16
—
—
—
54
40
—
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной рабо-
—
28
ты
Вид итогового контроля
—
14
—
14
зачет
экзамен
4. СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
4.1. Разделы дисциплины и виды занятий
№
Раздел дисциплины
п/п
1. Общие характеристики антенн
2. Линейные, дуговые и плоские антенные решетки
3. Геометрическая теория дифракции
Лекции
10
Практические
занятия
2
34
8
22
6
4.2. Содержание разделов дисциплины
1. Общие характеристики антенн.
Определение антенны. Основные характеристики антенн: диаграмма
направленности (ДН), диаграмма рассеяния, коэффициент отражения, КНД,
коэффициент усиления, эффективная поверхность, поляризация.
Представление поля антенны в дальней зоне – формулы Коттлера и их
скалярный аналог – формула Кирхгофа. Интегральная теорема Кирхгофа.
Особенности остронаправленных антенн.
Поле сторонних токов линейной антенны. ДН, уровень боковых лепестков, КНД. Зависимость этих характеристик от АФР. Изменение ширины
главного лепестка при сканировании.
2. Линейные, дуговые и плоские антенные решетки.
Линейная антенная решетка. Зависимость ДН от расстояния между излучателями. Условие однолучевого излучения. Неравномерное амплитудное
распределение. КНД линейных антенн, его зависимость от расстояния между
излучателями и угла сканирования.
Дуговые антенные решетки. Использование разложения Якоби для
анализа ДН. Поведение дальних боковых лепестков.
Теория синтеза линейных антенных решеток. Критерии оптимизации.
Минимаксных подход. Некорректность по Адамару. Коэффициент реактивности антенны. Метод обратного преобразования Фурье. Метод парциальных
диаграмм. Пример синтеза антенны с максимальным КНД. Антенные решетки, оптимальные в дольф-чебышевском смысле.
Статистические характеристики антенных решеток со случайными фазами, амплитудами и расположением излучателей.
5
Плоские антенные решетки: строчно-столбцевые и гексагональные.
Особенности ДН Сибирского солнечного радиотелескопа. ФАР со строго ортогональными ДН излучателей. Зависимость КНД плоской ФАР от угла сканирования и расстояния между элементами. Условие однолучевого сканирования.
Дискретное фазирование в антенных решетках (квантование фазы).
Направления и уровни паразитных максимумов.
Диаграммообразующие схемы антенных решеток. Требования к фидерным системам. Квазиоптические ФАР проходного и отражательного типов. Активные антенные решетки. Строчно-столбцевое управление ФАР при
сканировании. Матрица Бласса. Матрица Батлера.
Измерения параметров антенн. Методы дальней и ближней зон. Облетный метод. Радиоастрономический метод. Безэховые камеры. Погрешности
измерения диаграммы направленности и коэффициента усиления в дальней
зоне.
3. Геометрическая теория дифракции.
Постулаты геометрической оптики и геометрической теории дифракции. Краевые волны, волны соскальзывания, эффект шепчущей галереи. Зона
полутени. Первичная и вторичная дифракции.
Зеркальные антенны типа Грегори и Кассегрена. Структура ближнего
поля зеркальной антенны. Сравнение апертурного и токового методов расчета. Расчет бокового излучения методом ГТД.
Гибридные и полифокальные антенны. Лучевая структура поля, формируемая облучателем гибридной зеркальной антенны (ГЗА). Сравнение типов облучателей ГЗА. Законы возбуждения. Дифракционные эффекты. Система дифференциальных уравнений бифокальной антенны.
5.1. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
Не предусмотрен.
5.2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ
№
п/п
1
2
3
4
№ раздела
дисциплины
1
2
2
2
5
2
6
7
3
3
8
3
Наименование практических занятий
Расчет диаграммы направленности
Синтез линейных антенных решеток
Пример синтеза антенны с максимальным КНД
Метод парциальных диаграмм
Погрешности измерения диаграммы направленности и
коэффициента усиления в дальней зоне
Структура ближнего поля зеркальной антенны
Расчет гибридных и полифокальных антенн
Система дифференциальных уравнений бифокальной
антенны
6
5.3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА СТУДЕНТОВ
№
Содержание
Время
п/п
СРС, час
1.
Текущая работа с лекционным
20
материалом
2.
Подготовка к практическим за8
нятиям
3.
Выполнение курсовой работы в
40
соответствии с заданием.
Итого:
68
Форма контроля
Зачет, экзамен
Семестр
Проверка преподавателем
Защита курсовой работы
9
8,9
9
5.4 ПРИМЕРНАЯ ТЕМАТИКА КУРСОВЫХ РАБОТ
1. Имеется параболическое зеркало. Где должен быть расположен облучатель, каковы его размеры, как он должен быть возбужден, чтобы отклонить ДН на заданный угол? Начертить графики зависимостей размера облучателя от угла отклонения ДН θ0 для различных D/λ, F/D.
2. Имеется линейная синфазная апертура L/λ=50. Найти (синтезировать)
амплитудное распределение, обеспечивающее в направлении θ=30º ±
1º уровень бокового излучения менее – 20 дБ.
3. Рассчитать на ПЭВМ каустику лучевого поля эллиптической антенны
при падении на нее под углом θ0 участка плоской волны.
D/λ=50; θ0 = 20º; глубина зеркала Δ=25λ.
Содержание курсовой работы.
Разработка антенны подразумевает составление и описание структурной схемы устройства с объяснением принципа работы, а также описание и
расчет диаграммы направленности антенны, расчет параметров антенны.
Расчетно-пояснительная записка.
Записка оформляется на формате А4 (шрифт Times New Roman, размер
шрифта – 14), объемом 30-40 страниц и должна включать: титульный лист,
оглавление, задание, введение, структурную и функциональную схемы антенны, расчет с необходимыми формулами, таблицами, характеристиками,
диаграммами, список использованной литературы.
Текст, таблицы, рисунки, формулы, библиография, схемы, чертежи
оформляются согласно ГОСТ.
7
5.5 ВОПРОСЫ К ЗАЧЕТУ, ЭКЗАМЕНУ И ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОЙ
РАБОТЫ
1. Представление поля антенны в дальней зоне – формулы Коттлера и их
скалярный аналог – формула Кирхгофа.
2. Как рассчитать на ЭВМ ДН и КНД кольцевой АР?
3. Строчно–столбцевое управление ФАР при сканировании.
4. Как выглядит каустика лучевого поля гиперболической антенны?
5. Законы геометрической оптики.
6. Постулаты геометрической теории дифракции.
7. Дифракция на щели. Выражения для краевых волн через коэффициенты дифракции.
8. Дифракция на щели. Явные выражения для краевых волн.
9. Восстановление диаграммы антенны по измерениям ее ближнего поля.
10.Уравнения эйконала и уравнения переноса.
11.Границы применимости лучевых разложений. Переход через каустики.
12.Лучевые разложения для простейших полей.
13.Плавный переход волновод – рупор.
14.Плавный переход между регулярными волноводами.
15.Равномерные асимптотические разложения.
16.Соотношения между фронтами и каустиками.
17.Системы координат в окрестности каустики.
18.Каустические разложения.
19.Поле в окрестности каустики.
20.Фокальные разложения.
21.Классификация дифракционных волн.
22.Дифракция плоской волны на полуплоскости. Полутеневые поля.
23.Дифракция плоской волны на полуплоскости. Дифракция на клине.
24.Дифракция на щели.
25.Дифракция произвольной лучевой волны на теле с изломом.
26.Дифракция на ребре.
27.Осесимметричный аналог дифракции на клине – дифракция тороидальной волны на биконусе.
28.Эталонные волны.
29.Отражение полутеневого поля от гладкой поверхности.
30.Дифракция полутеневого поля на клине.
31.Приближения Кирхгофа и физической теории дифракции.
32.Высокочастотная асимптотика поля в ПК и ФТД.
33.Излучение зеркальной антенны.
34.Дифракция на угловой точке контура.
35.Дифракция на отверстии произвольной формы.
36.Фазовая структура полей, входящих в решение.
37.Метод последовательных дифракций.
38.Метод самосогласованного поля.
39.Пример расчета методом последовательных дифракций.
8
40.Пример расчета методом самосогласованного поля.
41.Дифракция на открытом конце волновода с фланцем.
42.Волноводные задачи (широкая щель в стенке волновода).
43.Волноводные задачи (излом волновода с зеркалом).
6. УЧЕБНО–МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ
6.1 Рекомендуемая литература
а) основная литература
1. Ерохин Г.А. и др. Антенно-фидерные устройства и распространение
радиоволн. Учебник для вузов / Г.А. Ерохин, О.В. Чернышев, Н.Д. Козырев, В.Г. Кочержевский. – 2 е изд. - М.: Горячая линия –Телеком,
2004.
2. Сазонов Д.М. Антенны и антенные устройства. Учебник для вузов. –
М.: Высшая школа, 1988.
3. Кинбер Б.Е., Классен В.И. Теория и техника антенн. - М., МФТИ,
1985.
4. Антенны и устройства СВЧ (проектирование фазированных антенных
решеток) /Под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Радио и связь, 1981.
5. Зелкин Е.Г., Соколов В.Г. Методы синтеза антенн. М.: Сов. Радио,
1980.
6. Коротковолновые антенны. Учебное пособие /Под ред. Г.З. Айзенберга. - М.: Радио и связь, 1985.
7. Козырев Н.Д. Антенны космической связи. Учебник для вузов. - М.:
Радио и связь, 1990.
б) дополнительная литература
1. Спутниковая связь и вещание. Справочник. -3-е изд., перераб. и доп.
/Под ред. Л.Я.Кантора. – М.: Радио и связь, 1997.
2. Фролов О.П. Антенны и фидерные тракты для радиорелейных линий
связи. – М.: Радио и связь, 2001.
3. Боровиков В.А., Кинбер Б.Е. Геометрическая теория дифракции. – М.:
Связь, 1978. – 248 с.
6.2. Средства обеспечения дисциплины
Конспект лекций.
9
10
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа