VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Для горнодобывающей промышленности важно иметь точное представление о местонахождении добывающего оборудования в любой момент времени. Одним из способов определения расстояния, пройденного комбайнами в стволе шахты является установка на потолке ствола и корпусе комбайна высокочастотных приёмо-передающих радиомодулей, выполняющих функцию дальномеров. Данный способ показал свою эффективность в условиях угольных шахт, т.к. существующие там условия (температура, влажность, наличие угольной пыли в воздухе, электромагнитное излучение горно-шахтного оборудования) не влияют на работу подобных устройств.

Целью данной работы является разработка антенны для приёмо-передающего радиомодуля УРС, разработанного в ООО "НПФ "Автоматика", г. Томск.

Исходные данные для проектирования:

• Рабочая частота – 3995 МГц;

• Тип антенны – спиральная, однозаходная, направленная.

Антенны того типа имеют следующий вид[1]:

Рис. 1 – Спиральная антенна с плоским рефлектором, где R - диаметр (высота) рефлектора, мм, A - расстояние между началом антенны и рефлектором, мм, S - шаг спирали (межвитковое расстояние), мм, D - диаметр спирали, мм.

Из рисунка 1 видно, что всё размеры антенны пропорциональны длине волны, соответствующей рабочей частоте антенны. Так же, экспериментально было установлено, что 12 витков спирали дают оптимальные показатели усиления и ширины диаграммы направленности [1]. Учитывая приведенные выражения и данные, в программе MAAGenerator была составлена модель разрабатываемой антенны.

Рис. 2 – скриншот окна программы MAAGenerator

По составленной модели в программе MMANA было проведено моделирование и получены следующие результаты[2]:

Рис. 3 – модель антенны в программе MMANA

Рис. 4 – Диаграмма направленности и параметры антенны в программе MMANA

Результаты моделирования показали, что проектируемая антенна действительно получается направленной с коэффициентом усиления 12.72 dBi. После моделирования в САПР "Компас" была выполнена 3D-модель образующей для разрабатываемой антенны для изготовления на 3D-принтере.

Рис. 5 – 3D-модель образующей разрабатываемой антенны и ее фрагмент, изготовленный на 3D-принтере

Заключение

В ходе работы были выполнены расчёты и моделирование разрабатываемой антенны, а так же изготовлена образующая, на которую должна навиваться антенна. В настоящее время изготовление антенны завершено, она передана на испытания.

Литература:

1. Карл Ротхаммель, Алоиз Кришке. Антенны. Издательство: Додека. 2005

2. Гончаренко И. В. Компьютерное моделирование антенн. Все о программе

MMANA. — М.: ИП РадиоСофт, Журнал «Радио». 2002 — 80 с.: ил.

Код для цитирования: Скопировать