Апертурний метод розрахунку поля випромінювання - Будова та можливості дзеркальних антен
У апертурному полі випромінювання дзеркальної антени знаходиться по відомому полю в її розкриві. У цьому методі, як випромінююча розглядається плоска поверхня розкриву параболоїда з синфазним полем і відомим законом розподілу його амплітуди.
Амплітудний метод в тому вигляді, в якому він використовується на практиці, є менш точним, чим метод розрахунку через щільність струму. Це пояснюється тим, що в цьому випадку поле в розкриві дзеркала знаходиться по законах геометричної оптики. Отже, не враховується векторний характер поля і, як результат цього, не враховується складові з паразитною поляризацією. Проте в межах головної пелюстки і перших бічних пелюсток, тобто в найбільш важливій для нас області діаграми спрямованості, обидва методи практично дають однакові результати. Тому на практиці найбільшого поширення набув апертурний метод розрахунку як більш простій.
Завдання знаходження поля випромінювання дзеркальної антени при апертурному методі розрахунку, як і в загальній теорії антен розбивається на дві:
Спочатку знаходиться поле в розкриві антени (внутрішнє завдання).
По відомому полю в розкриві визначається поле випромінювання (зовнішнє завдання).
А). Визначення поля в розкриві параболоїдного дзеркала.
Поле в розкриві визначається методом геометричної оптики. Завжди виконується умова, отже, дзеркало в дальній зоні і падаючу від опромінювача хвилю на ділянці від фокусу до поверхні дзеркала можна вважати сферичною.
У сферичній хвилі амплітуда поля змінюється обернено пропорціонально. Після віддзеркалення від поверхні дзеркала хвиля стає плоскою і амплітуда її до розкриву дзеркала з відстанню не змінюється. Таким чином, якщо нам відома нормована діаграма спрямованості опромінювача, поле в розкриві дзеркала легко знаходиться.
Для зручності розрахунків введемо нормовану координату точки в розкриві дзеркала
;
Рисунок 6. Геометрія розміщення фокусу параболічної антени
Підставимо значення і
У вираз для, після елементарних перетворень отримуємо
.
Очевидно, що і міняється в межах.
Нормоване значення амплітуди поля в розкриві визначиться виразом
.
Підставимо в останню формулу значення, отримаємо остаточно
Отримана формула є розрахунковою. З неї видно, що амплітуда поля в розкриві дзеркала залежить тільки від радіальної координати. Така осьова симетрія в розподілі поля з'явилася наслідком допущення, що діаграма спрямованості опромінювача є функцією тільки полярного кута і не залежить від азимутного кута, хоча ця залежність зазвичай виражена слабо. Внаслідок цього в більшості випадків можна обмежитися розрахунком розподілу поля в розкриві тільки уздовж двох головних взаємно перпендикулярних напрямів: паралельного осі X і осі Y. Система координат X, Y,Z орієнтується так, щоб ці напрями лежали в площині вектора (площина XOZ) і вектора (площина YOZ). Для цих площин потім і розраховується поле випромінювання і діаграма спрямованості антени. Розрахунок ведеться в припущенні, що поле в розкриві залежить тільки від радіальної координати, а діаграма спрямованості опромінювача при розрахунку в площині вектора є, а при розрахунку в площині вектора є.
Таким чином, розподіл поля в площині вектора буде декілька відрізнятися від розподілу в площині, що протирічить прийнятій залежності розподілу поля тільки від радіальної координати. Проте унаслідок невеликої відмінності між функціями і прийняті допущення не приводять до істотних похибок в розрахунках і в той же час дозволяють врахувати відмінності в діаграмі спрямованості опромінювача в площинах і.
Рисунок 7. Діаграма амплітуд опромінення дзеркала антени.
З рисунка 7 видно, що найінтенсивніше опромінюється центр дзеркала, а поле до його країв по амплітуді падає унаслідок зменшення значення і збільшення із збільшенням. Типовий розподіл нормованої амплитуди поля в розкриві параболоидного зеркала показано на рисунку 5.:
Для спрощення подальших розрахунків знайдене значення доцільно апроксимувати інтерполяційним поліномом
.
Цей поліном добре апроксимує фактичний розподіл поля в розкриві параболоїда і для знаходження поля випромінювання при такій апроксимації не буде потрібно громіздкі обчислення. Випромінювання круглого майданчика з розподілом поля на її поверхні, визначуваним, вже було розглянуто вище.
Вузлами інтерполяції, тобто крапками, де поліном співпадає з раніше знайденою функцією, рахуватимемо точки розкриву дзеркала, відповідні значенням : Тоді коефіцієнти полінома визначається з системи рівнянь:
На цьому рішення задачі визначення поля в розкриві параболоїда можна вважати закінченим.
При інженерних розрахунках для спрощення обчислень зазвичай можна обмежитися трьома членами полінома, тобто покласти m=2. Тоді
В цьому випадку як вузли інтерполяції беруть точки в центрі розкриву дзеркала, на краю дзеркала і приблизно в середині між цими крайніми крапками. Коефіцієнти цього полінома визначаються системою рівнянь:
Відносна похибка, що визначає відхилення полінома від заданої функції, може бути обчислена за формулою
.
Розрахунки показують, що у багатьох випадках вже при трьох членах полінома відносна похибка не перевищує 1-2. Якщо потрібна велика точність, слід брати більше число членів полінома.
Б). Визначення поля випромінювання параболоїдного дзеркала.
Розкривши дзеркала є плоским круглим майданчиком. Поле на майданчику має лінійну поляризацію. Фаза поля в межах майданчика незмінна, а розподіл амплітуди описується поліномом
.
Як було показано вище, кожен n-й компонент поля в розкриві, що представляється поліномом, створює в дальній зоні напруженість електричного поля
,
Де, S - площа розкриву, E0 - амплітуда напруженості електричного поля в центрі майданчика,, - ламбда-функція (n+1)-го порядку.
Повне поле в дальній зоні дорівнюватиме сумі полів, що створюються кожним компонентом
.
Вираз, визначуваний сумою в останній формулі, є ненормованою діаграмою спрямованості антени:
Для отримання нормованої діаграми спрямованості знайдемо максимальне значення. Максимум випромінювання синфазного майданчика має місце в спрямованості, перпендикулярному цьому майданчику, тобто при. Цьому значенню відповідає значення. Відмітимо, що при будь-яких n. Отже
.
Тоді
Ця формула описує нормовану діаграму спрямованості параболоїдної дзеркальної антени і є розрахунковою. Постійні коефіцієнти залежать від розподілу поля в розкриві дзеркала. Їх значення визначаються системою рівнянь
Якщо обмежиться трьома членами полінома, тобто покласти m=2, нормована діаграма спрямованості параболоїдного дзеркала опишеться виразом
.
Похожие статьи
-
Коефіцієнт направленої дії і коефіцієнт посилення. - Будова та можливості дзеркальних антен
Коефіцієнт направленої дії параболічної антени зручно визначити через ефективну поверхню , Де - геометрична площа розкриву, - коефіцієнт використання...
-
Принцип дії простої дзеркальної антени приведений на рисунку 2: Рисунок 2. Принцип дії простої дзеркальної антени 1 - дзеркало, 2 - опромінювач, 3 -...
-
Загальні відомості про дзеркальні антени - Будова та можливості дзеркальних антен
Дзеркальні антени являють собою сукупність металевого відбивача і первинного випромінювача. Такі антени використовуються в багатьох галузях радіотехніки,...
-
Порядок розрахунку ромбічної антени - Будова та технічні характеристики ромбічних антен
1. Опір випромінювання (в омах) ; 2. Коефіцієнт корисної дії (ККД) ; = 600...800 Ом. 3. Коефіцієнт направленої дії (КНД) ; 4. Коефіцієнт підсилення . 5....
-
Загальні відомості про ромбічні антени - Будова та технічні характеристики ромбічних антен
Ромбічні антени є гостронаправленними діапазонними антенами, що використовуються для радіозв'язку на коротких хвилях. Найпростіша ромбічна антена...
-
Характеристики направленості антени Характеристики направленності РПА в першому наближенні можна розраховувати в площинах Е и Н відповідно по формулах...
-
Види і характеристики радіо - і телевізійних антен
Види і характеристики радіо - і телевізійних антен Приймальні телевізійні антени перетворять енергію електромагнітних хвиль у ВЧ-енергію, що поступає по...
-
Як правило, на будинках в садоводствах, що знаходяться на відстані не більше 20 км. від ТЦ і активних ретрансляторів, використовуються однопрограммниє і...
-
Інженерний розрахунок просторової діаграми спрямованості параболічної антени зводиться до визначення діаграми спрямованості ідеальної круглої синфазної...
-
Оптичний випромінювання магнітоплазмовий компресор Для кількісної оцінки величини енергії, затрачуваної на досягнення бактерицидного ефекту, вводиться...
-
Приближенные методы расчета ДН зеркальной параболической антенны - Параболическая антенна
Имеются два приближенных метода определения направленных свойств параболической антенны: апертурный и токовый. Апертурный метод состоит в определении...
-
Мета роботи: набуття практичних навичок щодо використання методів статистичних рішень в задачах діагностування авіаційної техніки. Стислі теоретичні...
-
Варіанти методів CVD - Фізико-технологічні основи одержання надпровідних плівок для надпровідних ІС
Різноманіття варіантів методу хімічного осадження з газової фази логічно виходить із "класичного" CVD, у якому реакційне середовище формується...
-
Призначенням базового алгоритму навчання LEARNING [8] є оптимізація геометричних параметрів контейнерів класів розпізнавання, які відновлюються на...
-
ВСТУП, РОЗРАХУНОК ГЕОМЕТРИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ - Розрахунок ромбічної антени для магістрального зв'язку
Горизонтальна ромбічна антена є однією із основних типів антен декаметрового діапазону. Початок її використання відноситься до 30-их років, а подальше...
-
Розрахунок конструкції антени і її геометричних розмірів - Розразунок рупорно-параболічної антени
Коефіцієнт використання поверхні розкрива для РПА v=0.6-0.75 Коефіцієнт спрямованої дії визначається зі співвідношення: Знайдемо звідси S: (беремо...
-
Дзеркальні антени мають найбільший КСД при синфазному збудженні розкриву (плоский фазовий фронт хвилі). Параболічний профіль дзеркала забезпечує однакові...
-
Визначення діаметра розкриву антени Дзеркальна антена - спрямована антена, яка містить первинний випромінювач і відбивач антени у вигляді металевої...
-
Прорыв в производстве волоконных световодов с крайне малым затуханием был достигнут только с помощью различных методов парофазного осаждения -- способа,...
-
Принцип спектрального уплотнения (WDM) Потенциальные ресурсы волокна. До настоящего времени на многих коммерческих линиях использовалась скорость...
-
Метод временного мультиплексирования (TDM) Суть TDM: процесс передачи разбивается на ряд временных циклов, каждый из которых в свою очередь разбивается...
-
Критерием для выбора метода технического обслуживания (поточный или метод универсальных постов) является суточная производственная программа по каждому...
-
Одной из важнейших задач современного производства является внедрение в производственный процесс новейших прикладных компьютерных технологий. Это вызвано...
-
Основы линейного кодирования. Полученный в результате квантования и двоичного кодирования цифровой поток оптимален с точки зрения ошибок квантования, но...
-
Уменьшение составляющих напряженностей электрического и магнитного полей в зоне индукции, в зоне излучения -- уменьшение плотности потока энергии, если...
-
Экранирование происходит благодаря отражению электромагнитной волны от поверхности экрана и затуханию преломленной волны в теле экрана. Пусть у падающей...
-
Графоаналитический метод анализа Этот метод используется в тех случаях, когда отсутствует отсечка тока. Этот метод известен под названием трех (пяти,...
-
Для начала следует дать определение понятиям "стратегия" и "логистическая стратегия". Итак, стратегией называется совокупность правил, определяющих...
-
В основе развития этого класса методов лежит утверждение, что анализ речи, основанный на модели слуха человека, будет более успешным, чем анализ,...
-
Мостовий метод вимірювання частоти - Вимірювання частоти
Цей метод оснований на використанні частотно залежних мостів змінного струму, які живляться напругою вимірюваної частоти. Найбільш поширеною мостовою...
-
Вплив потужних електромагнітних полів на людини призводить до певних зрушень у нервово-психічної і фізіологічної діяльності, однак як припускають,...
-
Для монтажа оптических волокон при помощи клеевых соединений используют совмещение оптических волокон в фиксирующих устройствах с последующим...
-
Суточная программа парка автомобилей по ТО (ЕО, ТО - 1, ТО - 2) определяется из следующего выражения: ; (1.23) Где годовое количество ТО ;- количество...
-
Парадигма розвитку як свободи змінює фокусну точку в аналізуванні розвитку. Дійсно, ця парадигма пропонує концентрувати увагу на свободі людського буття,...
-
В зависимости от числа постов для данного вида ТО иуровня ихспециализации различают два основных метода организации работ по ТО автомобилей - метод...
-
Методы с разнесенным измерением - Бездатчиковое управление электроприводом
Метод тестовых импульсов - в одну или несколько неработающих фаз подаются импульсы с известным напряжением. При этом контролируется либо амплитуда...
-
Поля кадрів і пакетів, які використовуються для маркування - Класифікація та маркування пакетів
Результати класифікації трафіка відбиваються у відповідному маркуванні пакета шляхом установлення значення одного з таких полів (табл. 1). Найпоширенішим...
-
Для большинства измерений, выполняемых в системах управления технологическими процессами, оценивание погрешности измерений и ее составляющих производится...
-
Аналитический Метод применим только при линейных нагрузках. Графический Метод применим Для любых нагрузок (линейных или нелинейных), и отличается...
-
Классификация основных способов и методов (обеззараживания) воды приведена на Рисунке 1. Рисунок 1 Классификация основных способов и методов...
Апертурний метод розрахунку поля випромінювання - Будова та можливості дзеркальних антен