Обработка результатов
Исследование зависимости интенсивности излучения от расстояния до источника.
L, см |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
16 |
17 |
18 |
19 |
20 |
P, мВт |
1 |
0.45 |
1 |
0.39 |
1 |
0.45 |
1 |
0.39 |
0.92 |
0.34 |
0.83 |
0.3 |
0.6 |
0.27 |
0.45 |
0.25 |
L, см |
21 |
22 |
23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
29 |
30 |
P, мВт |
0.375 |
0.2 |
0.28 |
0.24 |
0.18 |
0.16 |
0.2 |
0.125 |
0.16 |
0.1 |
L, см |
35 |
40 |
45 |
50 |
55 |
60 |
65 |
70 |
75 |
80 |
85 |
90 |
P, мВт |
0.08 |
0.06 |
0.06 |
0.04 |
0.05 |
0.04 |
0.045 |
0.025 |
0.025 |
0.02 |
0.015 |
0.015 |
Исходя из значений, полученных в протоколе, был получен следующий график:
Рисунок 1. Зависимость уровня облучения от расстояния до источника.
Анализ графика мощности
В этом случае мы наблюдаем интерференцию в промежуточной зоне — наложение когерентных волн: когерентные волны — это те, которые имеют постоянную во времени разность фаз, следовательно, имеют одинаковые частоты.
Если сложить волны с одинаковой фазой, то амплитуда полученной волны будет увеличиваться, а если с противоположными фазами, то уменьшаться (вплоть до 0). В реальных условиях за счет отражения волн от различных препятствий (например, от компьютеров и телефонов, находящихся вблизи стенда) в точке приема может приниматься множество волн со смещенными друг относительно друга фазами и, следовательно, результирующий сигнал может изменяться случайным образом.
С 30 см интерференция не наблюдается: это связано с тем, что частота снятия измерений изменилась с 1 см до 5 см.
1.1 Исследование плотности потока энергии
Чтобы определить ППЭ э, необходимо знать мощность излучения P пр и эффективную площадь приемной антенны S эф:
Эффективная площадь антенны связана с ее коэффициентом усиления G пр соотношением
В используемом макете коэффициент усиления приёмной и передающей антенн G п=G пр=55. Длина волны λ=3 см.
S эф = 3^2/(4*3.14) * 55 = 39,41 см^2
Произведем расчет плотности потока энергии ППЭ т на расстоянии l от антенны в направлении максимума
где
F = 1, Gп = 55, l - расстояние от 30 до 90 см, Pг -
4 мВт
Результат представлен в таблице 2.
Таблица 2
l, см |
ППЭЭ, мВт/см^2 |
ППЭТ, мВт/см^2 |
30 |
0,00254 |
0,01946 |
35 |
0,00203 |
0,0143 |
40 |
0,00152 |
0,01095 |
45 |
0,00152 |
0,00865 |
50 |
0,00101 |
0,00701 |
55 |
0,00127 |
0,00579 |
60 |
0,00101 |
0,00487 |
65 |
0,00114 |
0,00415 |
70 |
0,00063 |
0,00357 |
75 |
0,00063 |
0,00311 |
80 |
0,00051 |
0,00274 |
85 |
0,00038 |
0,00242 |
90 |
0,00038 |
0,00216 |
Рисунок 2. Зависимость экспериментальной плотности потока энергии от расстояния
Рисунок 3. Зависимость теоретической плотности потока энергии от расстояния
На графиках видно, что значения теоретической и экспериментальной ППЭ сильно отличаются. Эта погрешность связана с двумя параметрами:
Коэффициент искажения F, учитывающий реальные условия облучения, т. е. интерференцию прямого луча от антенны и лучей, отраженных от окружающих предметов
Рисунок 4. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт в зависимости от расстояния (F = 1, G п = 55)
График, изображенный на рис. 4.1. был смоделирован путем экспериментальной подстановки F = 0.36:
Рисунок 4.1. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт в зависимости от расстояния (F = 0.36, G п = 55)
Коэффициент усиления передающей антенны по мощности G п, показывающий, во сколько раз значение сигнала, созданного этой антенной в дальней зоне в направлении максимума излучения, превышает значение сигнала, который мог быть создан ненаправленной антенной, находящейся на том же расстоянии от места приема и излучающей ту же мощность.
График, изображенный на рис. 4.2. был смоделирован путем экспериментальной подстановки Gп = 7.85:
Рисунок 4.2. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт в зависимости от расстояния (F = 1, G п = 7.85)
1.2 Безопасное расстояние до антенны
Безопасное расстояние до антенны без экрана при используемой мощности генератора P = 4 мВт в направлении максимума излучения при предельно допустимой ППЭ рассчитывается согласно ГОСТ 12.1.006-84; во всех случаях максимальное значение ППЭ не должно превышать 10 Вт/м2 (1 мВт/см2).
--> l = sqrt(Рг*Gп*F^2/(4*pi*ППЭт)) = sqrt(0,004*55/(4*3,14*10)) = 0.0418 м = 4.18 см
Снятие диаграммы направленности антенны
Измерения мощности в зависимости от направленности антенны с прямым и обратным ходом представлены на рисунке 2:
Рисунок 5 - мощность излучения в зависимости от угла поворота
Рисунок 6. Диаграмма направленности