4.6. Содержание отчета

Отчет должен содержать:

 Структурную схему установки;

 Таблицы и графики экспериментальных ДН облучателей и ЗА с ними;

 Расчетные графики поля в раскрыве ЗА;

 Расчетные ДН антенн в виде графиков;

 Расчет ШГЛ, КНД, КРЛ, УБЛ;

 Выводы.

5. Влияние проводящей поверхности на диаграммы направленности антенн

При расположении антенны над проводящей поверхностью ее ДН претерпевает существенные изменения по сравнению с характеристиками в свободном пространстве. В некоторых частотных диапазонах (СДВ, ДВ, СВ) земля и водная поверхность могут рассматриваться как поверхности с хорошей проводимостью, в связи с этим исследование влияния подстилающей поверхности на характеристики антенн и ее учет при разработке, размещении и выборе поляризации излучения антенн позволяет улучшить характеристики радиотехнических систем.

Учет эффектов влияния проводящей поверхности на ДН антенн в лабораторной работе проводится на основе метода зеркальных изображений. Он позволяет провести решение электродинамических задач при наличии границ раздела сред и найти электрические и магнитные поля, создаваемые антенной, расположенной вблизи проводящей поверхности. Суть метода заключается в том, что, путем введения фиктивного источника, задача поиска полей в присутствии проводящей поверхности сводится к более простой задаче в свободном пространстве. При этом величину поля, создаваемого фиктивным источником, и его расположение определяют из условия обеспечения граничных условий.

В данной лабораторной работе экспериментально и теоретически исследуются характеристики антенны в виде открытого конца волновода, расположенного над проводящей поверхностью, и определяется поведение ДН антенны при изменении высоты подъема антенны для различных поляризаций излучаемого поля.

5.1. Идея метода зеркальных изображений

Р

Рис. 5.1

ассмотрим следующую ситуацию. Имеется источник поля, расположенный над бесконечной идеально проводящей поверхностьюS(рис. 5.1), которая делит пространство на два полупространства – 1 и 2. В полупространстве 2 поле отсутствует, так как оно экранировано от источника. Требуется найти поле в полупространстве 1, которое, очевидно, не совпадает с полем источника в отсутствие экрана. С формально-матема­тической точки зрения влияние экрана сказывается в том, что на его поверхности должно выполняться граничное условие

,. (5.1)

Метод зеркальных изображений позволяет рассчитать поле в полупространстве 1 путем замены экрана зеркальным изображением источника в нем. Искомое поле представляется тогда суммой полей истинного источника и его зеркального изображения. На месте удаленного экрана должно при этом обеспечиваться выполнение условия (5.1). Рассмотрим применение метода на примере вертикального и горизонтального диполя Герца с моментом (-ток,l-длина диполя) (рис. 5.2). На основе метода зеркальных изображений откажемся от проводящей границы раздела и запишем выражение для напряженности электрического поля, создаваемого в дальней зоне диполя Герца с моментом p_э в следующем виде: .На фиктивной границе двух сред ортможно представить как сумму нормальной и касательной к поверхности, составляющей со своими амплитудными коэффициентами. Из приведенноговыражения видно, что одиночной диполь имеет отличную от нуля касательную к поверхности составляющую электрического поля, что не удовлетворяет ГУ (5.1). В связи с этим необходимо осуществить выбор расположения и фазы дипольного момента изображения, при которых обеспечивается выполнение ГУ. Поле мнимого изображения должно скомпенсировать касательную составляющую электрического поля оригинала, следовательно, моменты оригинала и изображения должны быть синфазными. В этом случае поле, создаваемое изображением, запишется как .В результате суммарное поле будет удовлетворять ГУ (5.1) и таким образом, поле в дальней зоне системы из двух источников окажется эквивалентным полю диполя над проводящей поверхностью.

Рис. 5.2

Повторяя изложенные рассуждения для горизонтально расположенного диполя можно сделать вывод, что в этом случае моменты должны быть противофазными.