Анализ диаграммы направленности

Максимальная мощность наблюдается на 5 градусах. Данное наблюдение можно объяснить неровным положением излучателя (первоначально он уже находился в состоянии поворота на 5 градусов). В этом случае прямая направленность устройств наблюдается на графике при 5 градусах. Далее мощность постепенно уменьшается практически до нулевого значения.

3. Исследование защитных свойств экранов из различных материалов

Измерения проводились при угле = 0 градусов на расстоянии от плоскости рупора приёмника.

Расчёты при (мощность без экрана), .

Таблица 3. Мощность при использовании экранов, коэффициент ослабления излучения и тип экрана

Номер экрана	Название экрана	Мощность с экраном,	Коэффициент ослабления (или экранирования излучения экранами),	Тип экрана
1	Защитная ткань 1	0,01	10,000	Отражающий/Поглощающий
2	Защитная ткань 2	0,055	1,818	Отражающий/Поглощающий
3	Медная сетка средняя	0,009	11,111	Отражающий
4	Медная сетка мелкая	0	∞	Отражающий
5	Медная сетка крупная	0,145	0,690	Отражающий
6	Оргстекло	0,07	1,429	Поглощающий
7	Кювета из оргстекла с водой	0	∞	Поглощающий
8	Резина простая, металлизированная	0,003	33,333	Отражающий/Поглощающий
9	Резина	0,018	5,556	Поглощающий
10	Резина со сложной поверхностью	0,003	33,333	Поглощающий

Рисунок 7 - Полученная мощность излучения в зависимости от различного экрана

Анализ принципов работы защитных экранов

Медная сетка мелкая - ∞

За счет своей электропроводимости, металлы под действием проходящего через них СВЧ-излучения подвержены возникновению в них индукционного тока (электроны движутся с той же частотой, с которой излучается волна). Порождается электромагнитная волна, противофазная исходной волне и направленная в обратную сторону.

С помощью медных экранирующих сеток защищают аппаратуру, чувствительную к электромагнитному излучению в диапазоне 10 МГц – 50 ГГц. Сетки из меди обеспечивают также надежную защиту и от радиоизлучения на высоких частотах (ВЧ), и от низкочастотных электромагнитных полей (НЧ) с впечатляющим коэффициентом ослабления – 30–60 дБ. При этом цены на медную сетку соответствуют стоимости других видов продукции из цветных металлов.

В этом случае можно наблюдать принцип работы клетки Фарадея — при попадании замкнутой электропроводящей оболочки в электрическое поле свободные электроны оболочки начинают двигаться под воздействием этого поля. В результате противоположные стороны клетки приобретают заряды, поле которых компенсирует внешнее поле.

Медная сетка средняя - 11,111

При уменьшении размера отверстий излучение будет все больше отражаться и меньше проходить сквозь такой экран. Можно наблюдать зависимость от размера отверстий: чем меньше размер отверстий, тем лучше экран отражает излучение.

Медная сетка крупная - 0,690

Крупная сетка усилила излучение за счет того, что создаваемые волны интерферируют с исходной, усиливая мощность излучения. Это происходит из-за большого расстояния между плетениями клетки. Две предыдущие сетки работают, как клетка Фарадея, и длина волны (2-3 см) меньше, чем размеры отверстий предыдущих сеток. В данном случае из-за увеличения отверстия защита не работает, так как длина волны стала меньше отверстий крупной медной сетки.

Защитная ткань № 1 - 10,000

Ткань покрыта сеткой из металла. Металл отражает волны, а ткань вносит свой вклад в защиту тем, что она поглощает.

Также возможна ситуация, что эта ткань имеет более плотное плетение, следовательно поглощает она больше излучения, чем защитная ткань №2.

Защитная ткань 2 - 1,818

Тоже, что и защитная ткань 1, но возможно, металлическая сетка не такая мелкая, сама ткань тоньше и с менее плотным плетением.

Оргстекло - 1,429

У оргстекла низкая электропроводимость, поглощает оно только инфракрасное излучение, а свч пропускает. Также оргстекло обладает плохой электропроводностью (является диэлектриком), из-за чего ЭМ волна не действует на него. Можно ещё добавить, что оргстекло пропускает не более 1% ультрафиолета при длине волны 350 нм, а при длине волны 450 нм оно пропускает уже более 70% излучения. Поэтому волны с большей длиной волны (как в нашем случае 2-3 см) проходят через оргстекло без какого-либо уменьшения интенсивности.

Кювета из оргстекла с водой - ∞

Электромагнитные волны проходя через воду взаимодействуют с молекулами воды следующим образом: энергия тратится на поляризацию молекулы, она обретает 2 полюса и старается "повернуться", но так как среда вязкая, то помимо затрачивания энергии ЭМ волны на поляризацию молекулы, энергия тратится на "трение" молекулы об другие из-за вязкости. Из-за трения энергия ЭМ-волны переходит в тепловую. Так уменьшается большая часть энергии от ЭМ волны каждый полупериод. (Поглощение)

Резина - 5,555

Принцип поглощения похож на воду. Плотность (и вязкость) больше, на трение уходит часть энергии ЭМ волны. Также нужно учесть, что резина - это хороший изолятор, поэтому она препятствует распространению тока не позволяет создавать новое излучение (гасящее изначальное). То есть получается, что ЭМ волна взаимодействует с резиной и тем самым поглощает.

Резина со сложной поверхностью - 33,333

Площадь поверхности больше по сравнению с обычной резиной (и объём тоже), а значит больше взаимодействий, а следовательно больше потерь энергии ЭМ волн, о чём и говорит коэффициент ослабления. Также более сложное строение поверхности повышает поглощающие свойства резины за счет того, что волнам приходится огибать выступающие части, возникает дифракция, в результате которой часть излучения поглощается.

Резина простая металлизированная - 33,333

Здесь помимо потерь энергии ЭМ волны на взаимодействие с резиной металлическая сетка (мелкая) отражает сама по себе волну. Наблюдаем двойной эффект: поглощение за счет резины и отражение оставшейся части излучения за счет сетки.