Обработка результатов эксперимента.
Исследование зависимости интенсивности излучения от расстояния до источника.
Таблица 1.
-
L, cm
5
9
10
10,6
11,3
12,6
13,3
14,4
15,3
16,4
17,5
19
P, мВт
1
0,72
1
0,64
1
0,54
0,98
0,38
0,87
0,34
0,82
0,32
-
L, cm
19,8
21
21,8
23
23,8
25
25,7
27
27,5
28,8
29,5
P, мВт
0,63
0,3
0,4
0,26
0,36
0,22
0,32
0,18
0,28
0,16
0,24
-
L, cm
30,7
35
40
45
50
55
60
65
70
P, мВт
0,13
0,12
0,081
0,087
0,06
0,065
0,051
0,049
0,049
-
L, cm
75
80
85
90
P, мВт
0,048
0,048
0,047
0,046
Исходя из значений, полученных в протоколе, можно получить следующий график:
Рис 1. Исследование зависимости уровня облучения от расстояния до источника.
Анализ.
В расстоянии до 30 см наблюдается формирование электромагнитной волны, так как она ещё не сформирована. В ближней и переходной зонах формируется поле излучения (волновое поле). В волновом поле наблюдается сложный характер зависимости напряжённостей электромагнитного и магнитного полей от расстояния до плоскости раскрыва антенны.
На большей дистанции площадь распределения мала, поэтому сигнал с большим излучениями. Сигнал постоянен (не меняется). При удалении от источника воздействия площадь воздействия увеличивается, поэтому при постоянном уровне облучения уменьшается уровень облучения в конкретной точке.
Исследование плотности потока энергии.
Для того, чтобы определить ППЭэ, необходимо знать мощность облучения Pпр и эффективную площадь приемной антенны Sэф:
Эффективная площадь антенны связана с ее коэффициентом усиления Gпр соотношением:
В используемом макете коэффициент усиления приемной и передающей антенн Gп = Gпр = 55. Длина волны λ = 3 см.
Произведем расчет плотности потока энергии ППЭт 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
0,00330
0,01946
35
0,00304
0,01430
40
0,00206
0,01095
45
0,00221
0,00865
50
0,00152
0,00701
55
0,00165
0,00579
60
0,00129
0,00487
65
0,00124
0,00415
70
0,00124
0,00357
75
0,00122
0,00311
80
0,00122
0,00274
85
0,00119
0,00242
90
0,00119
0,00216
Зависимость экспериментальной плотности потока энергии от расстояния представлена на рис. 2.
Рис 2. Зависимость экспериментальной плотности потока энергии от расстояния.
Зависимость теоретической плотности потока энергии от расстояния представлена на рис. 3.
Рис 3. Зависимость теоретической плотности потока энергии от расстояния.
На рисунке 4 видно, что экспериментальные и теоретические значения ППЭ расходятся приблизительно в 10 раз. Данная погрешность связана с двумя параметрами:
1) Коэффициент искажения F, учитывающий реальные условия облучения, т.е. интерференцию прямого луча от антенны и лучей, отражённых от окружающих предметов.
Рис 4. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт от расстояния (F = 1, Gп = 55).
График, изображенный на рис. 4.2. был смоделирован путем экспериментальной подстановки F = 0.17;
Рис 4.1. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт от расстояния (F = 0,17, Gп = 55).
2) Антенна усиливает сигнал, который излучает в определенном направлении, в сравнении с ненаправленной антенной, которая излучает ту же самую мощность. Коэффициент усиления Gп определяет, на сколько раз усиливается сигнал в направлении максимума излучения антенны, когда расстояние между антенной и местом приема сохраняется неизменным..
График, изображённый на рисунке 4.2 был смоделирован путём экспериментальной подстановки Gп = 9.3:
Рис 4.2. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт от расстояния (F = 1, Gп = 9,3).
Безопасное расстояние до антенны.
Рис 5. Наложение зависимостей ППЭэ и ППЭт от расстояния (F = 1, Gп = 9,3).
Построим диаграмму направленности (рис. 6)
Рис 6. Диаграмма направленности.
Что из себя представляет диаграмма направленности?
– Коэффициент усиления антенны зависит от направления антенны в определенной плоскости. Диаграмма направленности антенны также показывает размер и расположение "слепой" зоны антенны.
Как снималась данная диаграмма?
— снималась путем сдвига источника излучения на 5° (от 5° до 40°) в направлении «от себя». Отметим, что в направлении «на себя» антенна не поворачивалась в виду ограничителя. Также сам источник был сдвинут под углом 5° по отношению к шкале поворота.