Антенна излучающая
Пояснительная записка к курсовому проекту 08.092.54ИС1
Выполнил: студент группы 54ИС1 Новицкий Андрей
Санкт-Петербургский Государственный Морской
Технический Университет
Кафедра 50
Санкт-Петербург
2003
Введение
К
одной из важнейшей научно-технической проблеме современности можно отнести
освоение водного пространства.
Освоение
океана повлекло множество технических проблем. Одной из них являлась
невозможность заглянуть в глубины океана, узнать особенности дна, наличие и
особенности подводных обитателей. С появлением судов и устройств, способных
пребывать под водой более или менее долго, возникла проблема передачи
информации: связь с другими объектами, сканирование окружающего пространства и
прочее.
Акустические
(звуковые) волны, благодаря своей природы, свойствам водной среды, способны
возбуждаться при сравнительно малых затратах энергии, и распространяться на
большие расстояния, при некоторых условиях на тысячи и десятки тысячи
километров.
С
помощью гидроакустических средств (ГАС) производят картографирование дна морей
и океанов и обнаруживают предметы (эхолоты и гидролокаторы бокового обзора),
осуществляют водную связь (средства гидроакустической связи), обеспечивают
безопасность плавания судов, измерение скорости хода и глубины под килем
(средство судовождения), производят поиск скопления рыб, управление автономными
подводными приборами, доставляющими информацию о состоянии подводной обстановки
(средств телеметрии и телеуправления), обнаруживают и определяют координаты
подводных объектов.
Процесс
преобразования электрической энергии в акустическую выполняют подводные
электроакустические излучатели и приёмники, входящие в состав антенны, и
называемые гидроакустическими преобразователями (ГАП).
Конструкцию
антенны определяют, в основном, её назначение и местоположение. Так, антенны
судовых гидроакустических систем можно размещать на корпусе судна, буксировать
или опускать за борт; антенны стационарных гидроакустических станций
устанавливают на фундаментальных опорах в прибрежных районах, у входов в порты,
в районах рейдовых стоянок и т.п.
Техническими
параметрами гидролокационных станций (ГАС) являются: рабочая частота (от
единицы до десятков килогерц), излучаемая акустическая мощность (от сотен ватт
до сотен киловатт), ширина диаграммы направленности антенны в режимах излучения
и приема в главных плоскостях, форма и длительность излучаемых импульсов,
уровень усиления приемного тракта, ширина полосы частот приемного тракта. ГАС,
которые не излучают акустическую энергию и предназначены для обнаружения и
определения пеленга (курсового угла) подводного объекта по производимому им
шуму, в частности движущегося судна, относят к пассивным средствам ШПС – полоса
рабочих частот, ширина диаграммы направленности антенны, коэффициента усиления
приемного тракта.
В
данной работе для обеспечения ХН с малыми боковыми максимумами предлагается
ромбический поршень, у которого величина бокового максимума меньше 5%.
Основная часть:
1. Выбор формы, определения размеров антенны и
направленности
Для
обеспечения малой величины бокового максимума (10%) выбираем излучающую пластину
в форме плоского ромба, характеристика направленности которого выражается
формулой
R ( )= , (1)
где
- длина диагонали, - длина волны в воде.
м
По
заданию, в осевой диагональной плоскости угловая ширина главного лепестка на
уровне 0,7 в плоскости х0z равна , а в плоскости у0z .
Обозначим
аргумент функции (1) через a, то есть . Получаем уравнение
, откуда
, (2)
Построим
графики и 0,84 ; корень уравнения находится в точке
пересечения обоих графиков, которой соответствует значение . Следовательно , длина диагонали .
Для
м.
Для
м.
Проверка
решения уравнения (2). Подставляем с очень малой
погрешностью.
Таким
образом, волновые размеры диагоналей равны и . Соответствующие выражения для характеристик направленности
имеют вид , .
В
формуле угол отчитывается от оси z, проходящей через точку
пересечения диагоналей ромба, в плоскости x0z; в
формуле угол также отсчитывается от
оси z, но в плоскости y0z.
Излучающая
пластина совмещена с плоскостью х0у, которой ось z перпендикулярна.
Нули
в направлениях, определяемых из уравнений
, m=1,2,3......
(3)
, , , и т.д.
Направления
боковых максимумов (приближенно):
Þ
; ; и т.д.
Аналогично
все повторяется для , формулы те же.
Коэффициент
осевой концентрации, учитывая немалые размеры излучающей поверхности, рассчитывается
по формуле
или , (4)
где
S – активная площадь
антенны
Подставляя
значения и , получаем
Для
плоскости х0z ( ДН содержит только один главный лепесток: и , а , то есть последующих
нулевых направлений нет. В плоскости y0z значения углов и величины боковых
максимумов даны в следующей таблице 1:
Таблица
1

|