Расчетное задание. Радиоканал (РК) симплексной связи имеет центральный пункт (ЦП) и один или несколько периферийных пунктов (ПП)

Радиоканал (РК) симплексной связи имеет центральный пункт (ЦП) и один или несколько периферийных пунктов (ПП), находящихся за диэлектрической преградой (ДП) и на известных расстояниях r до неё. Заданы основные технические характеристики (ТХ) РК без потерь, состоящего из передающего антенно-волноводного тракта (АВТ) ЦП, воздушной среды, ДП и приемного АВТ ПП.

2.1.1. ЦП имеет генератор с его заданной мощностью Pген (в табл. Pr) и выходным сопротивлением Rrен, нагруженный через согласующее устройство (СУ) на коаксиальную линию передачи (КЛП), соединённую также через СУ с передающей вибраторной антенной (А), которая близка по своим ТХ к элементарному электрическому вибратору (элементарному электрическому диполю(ЭЭД)). Из эксперимента известны: коэффициент отражения от передающей антенны ½Гн½ и коэффициент полезного действия ŋ АВТ. Задана поляризация (а значит и конструкция вибраторной А) излучаемой в свободное пространство гармонической электромагнитной волны (ЭМВ) и угломестное расположение θ ПП.

2.1.2. ДП имеет параметры и относительный коэффициент преломления . Она окружена воздухом с параметрами: ₁ = 1,0006; ₁= 1,00000038; ₁ = 10^-10 [См/м].

2.1.3. Приемный АВТкаждого ПП находится в воздухе за ДП в непосредственной близости от неё и выполнен в виде пирамидальной рупорной А с поперечными размерами А и В в раскрыве, которая соединена со стандартным прямоугольным волноводом с поперечными размерами (при круговой и эллиптической поляризациях через преобразователь поляризации). Задан коэффициент передачи t ₁₁ на прием для участка линии “раскрыв рупорной А–начало стандартного прямоугольного волновода. Известен также коэффициент бегущей волны Кб в прямоугольном волноводе.

2.2. Перечень расчетных заданий и содержание пояснительной записки по

домашней контрольной работе

2.2.1. Изобразить схему рассчитываемого РК с взаимным положением А центрального и ПП относительно поверхности Земли с учетом ДП, а также вид их диаграмм направленности (ДН) в электрических и магнитных плоскостях.

2.2.2. Определить среднюю частоту линии передачи ПП и пользоваться ею в последующих расчётах РК в целом, а также длины волн в коаксиальной и волноводной линиях.

2.2.3. Рассчитать поперечные размеры КЛП по заданным ε_л , и a / b.

2.2.4. По параметрам поляризации определить ее вид с кратким доказательным обоснованием. 2.2.5. Рассчитать мощность излучения Ри А ЦП и амплитуды составляющих электрического и магнитного полей с учетом потерь в воздухе перед ДП и за ней, а также среднее значение вектора Пойнтинга (П) перед рупорной А и на входе стандартного прямоугольного волновода; при этом Ри рассчитывать в режиме согласования.

2.2.6. Для анализа ЭМВ перед ДП и за ней найти:

а) углы отражения и преломления;

б) характеристические сопротивления обоих сред;

в) коэффициенты отражения и преломления;

г) длины волн а обоих средах;

д) угол падения, при котором будет отсутствовать отраженная (преломленная) волна.

2.2.7. Определить амплитуды отраженной и преломленной волн и записать выражения для мгновенных значений составляющих напряженности электрического поля (в обоих средах).

2.2.8. Изобразить результат п.2.2.6 графически, считая координату y=0, для заданного момента

времени, а также распределение амплитуды результирующего электрического поля в первой среде (см. методику построения графиков в приложении 1).

2.2.9. Определить допустимый и предельный уровень мощности обоих трактов, а также в прямоугольном волноводе.

2.2.10. Рассчитать методом эквивалентного сечения входные сопротивления обеих А по заданным параметрам режима и расстояния до эквивалентного сечения .(в случае задания последнего).

2.2.11. Рассчитать и построить ДН ПП в обеих главных плоскостях для основной волны и уровень первых боковых лепестков по мощности в децибелах по отношению к главному лепестку для заданных значений (Ах В). Определить ширину ДН в обеих плоскостях.

2.2.12. Обеспечить режим согласования генератора с излучающей антенной на центральном пункте и рупорной антенны на периферийном путём выбора и расчёта соответствующих согласующих устройств по указанному ниже варианту.

2.2.13. Изобразить распределение поля вдоль линии передачи до согласования и после него.

2.2.14. Изобразить эскиз передающей А.

2.2.15. Изобразить принципиальную схему линии связи вместе с рассчитанными СУ.

2.3. Примечания (допущения):

1. Определение составляющих поля излучения вибраторной А в дальней зоне производить приближённо по соотношениям для ЭЭД.

2. Считать, что распространение ЭМВ происходит в свободном пространстве, поскольку А подняты на достаточно большую высоту.

3. Для ДП считать, что фронт падающей ЭМВ является плоским и , а границы раздела с окружающим её воздухом идеально гладкими.

4. При выполнении п. 2.2.6 для круговой и эллиптической поляризаций считать их суперпозицией двух линейно поляризованных плоских ЭМВ. Поэтому для круговой поляризации можно самостоятельно выбирать ее вид, а при эллиптической поляризации вести расчет для большей составляющей.

5. Поперечные размеры ДП намного больше раскрыва антенны ПП, а её толщина кратна

6. При расчёте СУ ПП на прямоугольном волноводе пользоваться формулой волнового сопротивления по напряжению.

7. Приоритетным считается выполнение расчетной части работы на ПЭВМ.

8. В случае расчёта СУ и входных сопротивлений антенн с помощью круговой диаграммы Вольперта-Смита методику расчёта по ней пояснять соответствующими рисунками.