Розрахунок антеного модуля для прийомо-передавального пристрою

 

Зробимо розрахунок антеного модуля для прийомо-передавального пристрою.

В якості антени використаємо несиметричний вертикальний чвертьхвильовий зазамлений вібратор (штирьова антена).

Маючи внутрішню опорну частоту прийомо-передавального пристрою, виділяючи різні гармоніки, застосовуючи резонансні контури з відповідним посиленням можна отримати різні частоти.

Наприклад, маючи опорну частоту прийомо-передавального пристрою 20 МГц, виділяючи п’яту та сьому гармоніки можна отримати частоту f₀ = 20 ∙ 10⁶ ∙ 5 ∙ 7 = 700 МГц.

Розрахуємо довжину хвилі сигналу:

(1)

 

де: λ₀ – довжина хвилі,

с – швидкість хвилі,

f₀ – частота передачі.

Знаходимо λ₀ = 0,43 (м).

Оскільки використовується чвертьхвильовий вібратор, визначемо висоту вібратора:

 

h = 0,25 λ₀                                                                            (2)

 

Знаходимо h = 0,1075 (м).

Діючу висоту вібратора визначимо за формулою:

 

h_д = 0,64h                                                      (3)

 

Знаходимо h_д = 0,0688 (м).

Визначимо також показники ємкості та індуктивності на вході антени:

(4)

 

де: w – частота на виході LC-контуру,

L – індуктивність катушки,

С – ємкість конденсатора.

Маємо:

 

w = 2πf                                                          (5)

 

Знаходимо w = 4,4 10^9.

Підберемо L, C так, щоб вони задовільняли формулі (4).

При С = 10 пФ, знайдемо:

 

Гн.                            (6)

 

Обчислимо параметри катушки індуктивності, використаємо формулу:

(7)

 

де: N – кількість вітків катушки,

L – індуктивність катушки у мкГн,

R – радіус вітка катушки у дюймах,

Н – висота катушки.

Обчислимо:

Звідки взявши висоту катушки 0,1 дюйма, а радіус катушки 0,025 дюйма, обчислимо кількість вітків:

(8)

 

Знайдемо амплітуду сили тока, та силу тока в пучності:

(9)

 

Для чвертьволнового вібратора опір випромінювання, віднесений до пучності тока складає R_Σп 37Ом.

Візьмемо опір втрачень у антені R_п = 7Ом.

Від прийомо-передавального пристрою до антени підводиться потужність P_a = 10мВт.

Обчислимо:

 

(10)

 

 

Знайдемо КПД антени:

(11)

 

Обчислимо: η_a=0,84.

Знайдемо максимальну напруженість електричного поля на відстані 5 кілометрів від антени:

 

                                         (12)

 

де: r – відстань від антени для вимірювання;

Е – напруженність електричного поля.

Обчислимо:

 

Е = 60∙0,03/5000 = 0,36 мВт/м.

 

Що перевищує показники чутливості приймача, та є достатнім для передачі сигналу.