Расчеты

Расчёт параметров турникетной антенны

Для создания турникетной антенны необходимо рассчитать параметры составляющих её частей:
- Общая длина
- Длина всех директоров
- Расстояние между директорами
- Размер рефлекторов
- Расстояние от рефлектора до вибратора
- Длина вибратора
- Трансформирующая линия
- Фазосдвигающая линия
- Коэффициент укорочения фидера 50 Ом и 75 Ом
- Коэффициент укорочения антенны

Для расчета параметров всех компонентов используются представленные ниже графики, подставив значения в которые можно определить нужные в конкретном случае величины.

Для расчетов параметров антенны необходимо знать длину волны. Вычисляют её по приведенной ниже формуле.

Формула расчета длины волны, где F - это длина, К - коэффициент укорочения, л - длина волны

Мы создавали антенны для приема данных со спутника СириусСат-1, частота волны которого составляет 435,570 МГц, и полученные в ходе расчетов данные выглядят следующим образом:

Расчёт параметров спиральной антенны

Для проектирования и сборки спиральной антенны нужно оперировать следующими величинами:
- Диаметр спирали
- Длина антенны
- Расстояние между витками
- Диаметр рефлектора
- Расстояние до рефлектора
-Сопротивление антенны
-Сопротивление трансформатора(входное и выходное)
Вычислив сопротивление, мы можем согласовать антенну с приемником.

Для дальнейших расчетов мы вводим следующие переменные:
S-расстояние между витками(мм)
D-диаметр окружности витка(мм)
n-количество витков(шт)
L-длина антенны(мм)
f-частота, f=435,57(Мгц)
h-расстояние от рефлектора до спирали(мм)
l-длина окружности витка(мм)
d-диаметр рефлектора(мм)

Расчеты переменных D, S, h

Так как спиральная антенна предназначена для круговой поляризации, а принимаем мы волны с линейной поляризацией, теряется 3 Дб. Судя по таблице, нам было бы необходимо взять количество витков равное 10, но так бы антенна получилась бы слишком длинной, и было принято решение сделать 8 витков, пожертвовав одним децибелом.Таким образом, мы выбрали наиболее подходящее для себя решение, взяв значение n за 8 витков.

Таблица для расчета переменной n

Расчет переменных L, d,l

Расчёт сопротивления спиральной антенны

Используя данную таблицу можно получить зависимость входного сопротивления от диаметра антенны. Найденные нами точки графика представлены ниже.

Используя формулы 1 и 3, приведенные ниже, мы составляем график, по которому высчитывает сопротивление антенны. Итоговое сопротивление 272 Ом.

Формулы для расчета зависимости входного сопротивления от диаметра

График зависимости входного сопротивления от диаметра
График: https://www.desmos.com/calculator/rfq8lw8eoe

Расчёт параметров трансформатора спиральной антенны

Рассчитав сопротивление антенны, мы можем приступить к расчету трансформирующей линии. Зная h и нужное нам сопротивление на концах трансформатора(на меньшем 272, на большем 50 Ом) мы по нижеприведенным графикам рассчитываем длину концов трансформатора. В результате получились следующие значения: 7,4мм и 36,8мм.

Формулы для расчета трансформатора

График расчета трансформатора
График: https://www.desmos.com/calculator/q4zgr0bawq

Расчеты для антенны для частоты волны 435 МГц