- •Таганрогский государственный радиотехнический университет
- •Часть 1
- •Таганрог 2005
- •Введение
- •Теоретические сведения и примеры решения
- •Основные параметры антенн и методы их
- •Задача 1
- •Решение.
- •1.2. Элементы теории излучения
- •1.2.1. Условия излучения упругих волн.
- •1. Излучение низких частот
- •Излучение высоких частот
- •1.2.2. Характеристики излучения
- •1.2.3. Элементарные излучатели
- •Задача 2
- •Решение
- •1.3. Основные теоремы о направленности антенн
- •Задача №3
- •Решение
- •1.4. Влияние амплитудных распределений на характеристику направленности антенны
- •Задача №4
- •Решение.
- •Задача №5
- •Решение.
- •Б) Для амплитудного распределения, показанного на рисунке 24 а, получим
- •Задача 6
- •2. Задачи для самостоятельного решения
- •2.4.1. Антенна в виде четырех отрезков прямых размером а, расположенных в форме квадрата.
- •Библиографический список
- •Содержание
Задача №5
В антенне, состоящей из 5 точечных элементов, расположенных на расстоянии d друг от друга, лежащей в плоскости xoz, задано амплитудное распределение в виде диаграмм (см. рис.24 )
|
|
a |
б |
Рис. 24 |
Рассчитать ХН антенны с заданными амплитудными распределениями. Определить ширину ХН, уровень боковых лепестков и коэффициент осевой концентрации, если антенна нагружена на воду, d=1cм. F=100 кГц.
Решение.
Для антенны состоящей из точечных источников характеристику направленности можно записать в виде
.
а) Для амплитудного распределения, показанного на рисунке 24 б, предыдущее выражение можно записать в виде
Построенная по этому выражению диаграмма направленности в плоскости параллельной прямой, вдоль которой располагаются элементы антенны показана на рисунке 25 кривой R1().
По кривой найдем ширина ХН равна 140, УБЛ=56%.
Б) Для амплитудного распределения, показанного на рисунке 24 а, получим
.
Построенная по этому выражению диаграмма направленности в плоскости параллельной прямой, вдоль которой располагаются элементы антенны показана на рисунке 26 кривой R3().
|
Рис. 25 |
|
Рис. 26 |
По кривой найдем, что ширина ХН равна 200, а уровень боковых лепестков 20%.
Т.о. при введение амплитудного распределения типа, приведенного на рис.26, т.е увеличивающего к краям, ХН обужается, при этом УБЛ увеличивается, при амплитудном распределении спадающем к краям уровень боковых лепестков уменьшается, а расширяется ХН.
Задача 6
Антенна представляет собой кольцо с внешним радиусом R и внутренним r.
Используя теорему сложения, получить выражение, описывающее характеристику направленности такой антенны в плоскости, перпендикулярной поверхности кольца, и построить ее для заданных значений R, r, f. Вид поверхности антенны показан на рисунке 27.
Определить уровень боковых лепестков и сравнить его с уровнем боковых лепестков в антенне в виде круга с равномерным амплитудным распределением.
Построить зависимость ширины характеристики направленности заданной антенны от r при изменении r от 0 до R .
|
Рисунок 27. Поверхность антенны
|
Антенну в виде кольца можно представить, используя теорему сложения в виде двух антенн в виде круга. Одна антенна с радиусом R , а другая с радиусом r. Амплитудное распределение у антенны с радиусом R равномерное и равно 1, а у антенны с радиусом r равномерное и равно – 1. Тогда в соответствии с теоремой сложения выражение для характеристики направленности можно записать в виде
|
(6.1) |
.
В этом выражении коэффициенты перед формулами для характеристик направленности антенн в виде круга с равномерным амплитудным распределением пропорциональны производительностям отдельных антенн, а коэффициент в знаменателе пропорционален производительности исходной антенны. Таким образом, учитывается вклад каждой из составляющих антенн в общую производительность исходной антенны.
На рисунке 28 приведена характеристика направленности антенны для R=0,2 м , r =0,1 м при f = 30 кГц и c= 1500 м/с.
На рисунке 29 приведена зависимость ширины характеристики направленности от r, а на рисунке 30 зависимость уровня первого бокового лепестка от r.
Фактически по поверхности антенны, приведенной в условии задачи, введено амплитудное распределение. Для сравнения уровня боковых лепестков антенны с амплитудным распределением приведенном в условии задачи с уровнем боковых лепестков круглой антенны без амплитудного распределения необходимо построить ХН антенны, представляющей собой круглый поршень. ХН такой антенны можно вычислить по выражению
|
(6.2) |
На рисунке 28 приведены ХН антенн посчитанных по формулам (6.2) и (6.1).
|
Рисунок 28
|
|
Рисунок 29 |
Из полученных результатов видно, что уровень боковых лепестков для заданного амплитудного распределения по сравнению с уровнем боковых лепестков для круглого поршня с равномерным амплитудным распределением вырос. Однако наблюдается незначительное уменьшение ширины ХН, т.к. произошло перераспределение энергии в пространстве.
Для построения зависимости ширины ХН от изменения размера r необходимо по выражению (6.1) провести расчеты ХН для различных значений r, изменяющихся от 0 до R.
На рис. 29 приведена полученная зависимость.
|
Рисунок 30 |