трусики женские украина

На головну

 Однозеркальная антена - Радіоелектроніка

Загальні відомості і принцип дії дзеркальної антени.

Дзеркальними антенами називають антени, у яких поле в розкриві формується в результаті відображення електромагнітної хвилі від металевої поверхні спеціального рефлектора (дзеркала). Джерелом електромагнітної хвилі зазвичай служить яка-небудь невелика елементарна антена, звана в цьому випадку опромінювачем дзеркала або просто опромінювачем. Дзеркало і опромінювач є основними елементами дзеркальної антени.

Дзеркало зазвичай виготовляється з алюмінієвих сплавів. Іноді для зменшення парусності дзеркало робиться не суцільним, а гратчастим. Поверхні дзеркала надається форма, що забезпечує формування потрібної діаграми спрямованості. Найбільш поширеними є дзеркала у вигляді параболоїда обертання, усіченого параболоїда, параболічного циліндра або циліндра спеціального профілю. Опромінювач поміщається у фокусі параболоїда або уздовж фокальної лінії циліндричного дзеркала. Відповідно для параболоїда опромінювач повинен бути точковим, для циліндра - лінійним. Поряд з однозеркальная антенами застосовуються і дводзеркальні.

Розглянемо принцип дії дзеркальної антени. Електромагнітна хвиля, излученная облучателем, досягнувши провідної поверхні дзеркала, збуджує на ній струми, які створюють вторинне поле, зазвичай зване полем відбитої хвилі. Для того щоб на дзеркало потрапляла основна частина излученной електромагнітної енергії, опромінювач повинен випромінювати тільки в одну півсферу у напрямі дзеркала і не випромінювати в іншу півсферу. Такі випромінювачі називають односпрямованим.

У розкриві антени відбита хвиля зазвичай має плоский фронт для отримання гострої діаграми спрямованості або фронт, що забезпечує отримання діаграми спеціальної форми. На великих (в порівнянні з довжиною хвилі і діаметром дзеркала) відстанях від антени ця хвиля відповідно до законів випромінювання стає сферичної. Комплексна амплітуда напруженості електричного поля цієї хвилі описується виразом

,

де- нормована діаграма спрямованості, сформована зеркалом.П

ринцип дії найпростішої дзеркальної антени приведений на малюнку:

1 - дзеркало, 2 - опромінювач, 3 - сферичний фронт хвилі опромінювача, 4 - плоский фронт хвилі опромінювача, 5 - діаграма спрямованості опромінювача, 6 - діаграма спрямованості дзеркала.

Точковий опромінювач (наприклад, маленький рупор), розташований у фокусі параболоїда, створює у поверхні дзеркала сферичну хвилю. Дзеркало перетворює її в плоску, тобто розходиться пучок променів перетворюється в паралельний, чим і досягається формування гострої діаграми спрямованості.

Геометричні характеристики параболоидного дзеркала.

Згадаймо основні геометричні властивості параболоїда.

Н

ормаль до поверхні параболоїда в будь точкележіт в площині, що містить вісь Z, і складає уголс прямої, що з'єднує цю точку з фокусом.

Будь-який перетин параболоїда площиною, що містить вісь Z, є параболою з фокусом в точці F. Крива, що виходить при перетину параболоїда площиною, паралельної осі Z, є також і параболою з тим же фокусною відстанню f.

И

з першого властивості випливає, що якщо помістити точкове джерело електромагнітних хвиль у фокусі параболоїда, то всі промені після віддзеркалення будуть паралельні осі Z.

Це означає, що відбита хвиля буде плоскою з фронтом, перпендикулярним осі Z параболоїда.

З другої властивості випливає, що для аналізу питань відображення хвиль від поверхні дзеркала і наведення на ньому струмів можна обмежитися розглядом будь-якого перетину дзеркала площиною, що проходить через вісь Z або паралельно їй. Крім того, з другої властивості витікає, що для контролю точності виготовлення параболічного дзеркала досить мати тільки один шаблон.

При аналізі параболічних дзеркал зручно одночасно використовувати різні системи координат, переходячи в процесі аналізу від однієї до іншої, більш зручною для подальших розрахунків. Такими системами координат є:

Прямоугольнаяс початком у вершині параболоїда і віссю Z, що збігається з віссю його обертання. Рівняння поверхні дзеркала в цій системі координат має вигляд

.

Циліндрична система. Здесьі- полярні координати, відлічувані в площині Z = const. Уголотсчітивается від площини XOZ. Рівняння параболоїда в цих координатах буде

.

Циліндричну систему координат зручно використовувати при визначенні координат точок витоку (тобто точок джерел поля).

Сферична система коордінатс початком у фокусі F і полярною віссю, що збігається з віссю Z. Тут-полярний кут, відлічуваний від негативного напрямку осі- азимут, той же, що в циліндричній системі. Рівняння поверхні дзеркала в цій системі координат нами вже було отримано :. Ця система координат зручна для опису діаграми спрямованості опромінювача.

Сферична система коордінатс початком у фокусі параболоїда. Тут- полярний кут, відлічуваний від позитивного напрямку осі Z; - азимут, відлічуваний від площини XOZ. Ця система координат зручна для визначення координат точки спостереження і буде використана при розрахунку поля випромінювання.

Поверхня, обмежена кромкою параболоїда і площиною, називається розкривом дзеркала. Радіусетой поверхні називається радіусом розкриву. Кут, під яким видно дзеркало з фокусу, називається кутом розкриву дзеркала.

Форму дзеркала зручно характеризувати або відношенням радіусу розкриву до подвійного віддалі (параметру параболоїда) або величиною половини розкриву. Дзеркало називають дрібним, або довгофокусним, якщо, глибоким, або короткофокусним, якщо.

Л

егко знайти зв'язок між отношеніемі кутом.

З рис.1 випливає, що

;

звідки

.

У довгофокусного параболоїда, у короткофокусного. При (фокус лежить в площині розкриву дзеркала).

Апертурний метод розрахунок поля випромінювання.

У апертурному поле випромінювання дзеркальної антени знаходиться за відомим полю в її розкриві. У цьому методі, як випромінюючої розглядається плоска поверхня розкриву параболоїда з синфазним полем і відомим законом розподілу його амплітуди.

Амплітудний метод в тому вигляді, в якому він використовується на практиці, є менш точним, ніж метод розрахунку через щільність струму. Це пояснюється тим, що в цьому випадку поле в розкриві дзеркала знаходиться за законами геометричної оптики. Отже, не враховується векторний характер поля і, як результат цього, не враховується складові з паразитної поляризацією. Проте в межах головної пелюстки і перших бічних пелюсток, тобто в найбільш важливою для нас області діаграми спрямованості, обидва методи практично дають однакові результати. Тому на практиці найбільшого поширення набув апертурний метод розрахунку як більш простий.

Задача знаходження поля випромінювання дзеркальної антени при апертурному методі розрахунку, як і в загальній теорії антен розбивається на дві:

Спочатку знаходиться поле в розкриві антени (внутрішня задача).

За відомим полю в розкриваючи визначається поле випромінювання (зовнішня задача).

А). Визначення поля в розкриваючи параболоидного дзеркала.

Поле в розкриві визначається методом геометричної оптики. Завжди виконується умова, отже, дзеркало в дальній зоні і падаючу від опромінювача хвилю на ділянці від фокусу до поверхні дзеркала можна вважати сферичною.

У сферичній хвилі амплітуда поля змінюється обернено пропорційно. Після відбиття від поверхні дзеркала хвиля стає плоскою і амплітуда її до розкриву дзеркала з відстанню не змінюється. Таким чином, якщо нам відома нормована діаграма спрямованості опромінювача, поле в розкриві дзеркала легко знаходиться.

Для зручності розрахунків введемо нормовану координату точки в розкриві дзеркала

;

Підставивши значення

у вираз для, після елементарних перетворень отримуємо

.

Очевидно, чтоіменяется в межах.

Нормоване значення амплітуди поля в розкриві визначиться виразом.

Підставами в останню формулу значення, отримаємо остаточно.

Отримана формула є розрахунковою. З неї видно, що амплітуда поля в розкриві дзеркала залежить тільки від радіальної координати. Така осьова симетрія у розподілі поля з'явилася наслідком допущення, що діаграма спрямованості опромінювача є функцією тільки полярного кута не залежить від азимутального кута, хоча ця залежність звичайно виражена слабо. Внаслідок цього в більшості випадків можна обмежитися розрахунком розподілу поля в розкриві тільки уздовж двох головних взаємно перпендикулярних напрямків: паралельного осі X і осі Y. Система координат X, Y, Z орієнтується так, щоб ці напрямки лежали в площині вектора (площина XOZ) і вектора (площина YOZ). Для цих площин потім і розраховується поле випромінювання і діаграма спрямованості антени. Розрахунок ведеться в припущенні, що поле в розкриві залежить тільки від радіальної координати, а діаграма спрямованості опромінювача при розрахунку в площині вектораесть, а при розрахунку в площині вектора є.

Таким чином, розподіл поля в площині векторабудет дещо відрізнятися від розподілу в площині, що суперечить прийнятій залежності розподілу поля тільки від радіальної координати. Однак внаслідок невеликого відмінності між функціямііпрінятие допущення не приводять до істотних погрішностей в розрахунках і в теж час дозволяють врахувати відмінності в діаграмі спрямованості опромінювача в плоскостяхі.

И

з рис. видно, що найбільш інтенсивно опромінюється центр дзеркала, а поле до його країв по амплітуді падає внаслідок зменшення значеніяі увеліченіяс збільшенням. Типовий розподіл нормованої амплітуди поля в розкриві параболоидного дзеркала показано на рис .:

Для спрощення подальших розрахунків знайдене значення доцільно апроксимувати інтерполяційним поліномом

.

Цей поліном добре апроксимує фактичний розподіл поля в розкриві параболоїда і для знаходження поля випромінювання при такій апроксимації не буде потрібно громіздких обчислень. Випромінювання круглого майданчика з розподілом поля на її поверхні, що визначаються, вже було розглянуто вище.

Вузлами інтерполяції, тобто точками, де поліномсовпадает з раніше знайденою функцією, будемо вважати точки розкриву дзеркала, відповідні значенням: Тоді коефіцієнти полінома визначається з системи рівнянь:

На цьому рішення задачі визначення поля в розкриваючи параболоїда можна вважати закінченим.

При інженерних розрахунках для спрощення обчислень зазвичай можна обмежитися трьома членами полінома, тобто покласти m = 2. Тоді

В цьому випадку в якості вузлів інтерполяції беруть точки в центрі розкриву дзеркала, на краю зеркалаі приблизно в середині між цими крайніми точками. Коефіцієнти цього полінома визначаються системою рівнянь:

Відносна похибка, яка визначає відхилення полінома від заданої функції, може бути обчислена за формулою

.

Розрахунки показують, що в багатьох випадках вже при трьох членах полінома відносна похибка не перевищує 1-2?. Якщо потрібна велика точність, слід брати більше число членів полінома.

Б). Визначення поля випромінювання параболоидного дзеркала.

Розкривши дзеркала являє собою плоску круглу площадку. Поле на майданчику має лінійну поляризацію. Фаза поля в межах майданчика незмінна, а розподіл амплітуди описується поліномом.

Як було показано вище, кожен n-й компонент поля в розкриваючи, акредитуючої полиномом, створює в дальній зоні напруженість електричного поля, де, S - площа розкриву, E0- амплітуда напруженості електричного поля в центрі майданчика ,, - ламбда-функція (n + 1) -го порядку.

Повне поле в дальній зоні дорівнюватиме сумі полів, створюваних кожним компонентом.

Вираз, яке визначається сумою в останній формулі, являє собою невнормовану діаграму спрямованості антени:

Для отримання нормованої діаграми спрямованості знайдемо максимальне значення. Максимум випромінювання синфазной майданчика має місце в спрямованості, перпендикулярному цьому майданчику, тобто при. Цьому значеніюсоответствует значення. Зауважимо, чтопрі будь-яких n. Отже ,.

Тоді

Ця формула описує нормовану діаграму спрямованості параболоїдного дзеркальної антени та є розрахунковою. Постійні коеффіціентизавісят від розподілу поля в розкриві дзеркала. Їх значення визначаються системою рівнянь

Якщо обмежиться трьома членами полінома, тобто покласти m = 2, нормована діаграма спрямованості параболоидного дзеркала опишеться виразом.

Коефіцієнт спрямованої дії і

коефіцієнт підсилення.

Коефіцієнт спрямованої дії параболічної антени зручно визначити через ефективну поверхню, де- геометрична площа розкриву, - коефіцієнт використання поверхні розкриву.

Коефіцієнт використання площі розкриву дзеркала повністю визначається характером розподілу поля в розкриві. Як відомо, для будь-яких майданчиків, порушуваних синфазно, його величина визначається формулою.

У разі параболоидного дзеркала маємо

Тоді, підставивши значення, отримаємо

.

Для наближеного расчетаможно знехтувати залежністю розподілу поля оті вважати, як ми це робимо в апертурному методі розрахунку, що амплітуда поля в розкриві є функцією тільки координати :. У цьому випадку формула спрощується і приймає вигляд

.

Дана формула в більшості випадків дає цілком задовільну точність і може бути прийнята за розрахункову.

Як приклад розраховуємо для двох випадків:

Амплітуда поля в розкриваючи незмінна;

Амплітуда поля змінюється за законом, тобто на краях дзеркала поле дорівнює нулю.

Розрахунок за формулою дає для першого случаяев для другого.

У реальних антенах величина залежить від типу опромінювача і форми (тобто глибини) дзеркала.

На малюнку показана залежність коефіцієнта використання поверхні раскриваот кута раскривадля випадку, коли опромінювачем є диполь з дисковим рефлектором. Розподіл поля в розкриві дзеркала, що опромінюється таким облучателем, є типовим для багатьох практичних випадків.

З наведеного малюнка видно, що коеффіціентадостігает одиниці, когдаЕто пояснюється тим, що поле в розкриві дуже дрібних дзеркал близький до рівномірного. З збільшення глибини дзеркала коеффіціентдовольно швидко падає.

Коефіцієнт спрямованої дії, який визначається як

,

не враховує втрат енергії на розсіювання, тобто втрат енергії, що проходить від опромінювача повз дзеркало.

Тому КНД параболічних дзеркал на відміну від рупорних антен не є параметром, досить повно характеризує виграш, що отримується від застосування спрямованої антени. Для більш повної характеристики слід використовувати такий параметр, як коефіцієнт посилення антени

,

де-коефіцієнт корисної дії.

Тепловим втратам електромагнітної енергії на поверхні дзеркала можна знехтувати. Тоді під К.П.Д. параболічної антени слід розуміти ставлення потужності, падаючої на поверхню дзеркала, до повної потужності випромінювання опромінювача:

Для визначення цього відношення оточимо опромінювач сферою радіусом.Елемент поверхні сфери дорівнює. Повна потужність випромінювання опромінювача визначається виразом

,

де- амплітуда напруженості поля в напрямку максимального випромінювання опромінювача; - нормована діаграма спрямованості опромінювача.

Відповідно потужність випромінювання, що потрапляє на дзеркала буде

.

Таким чином, коефіцієнт корисної дії параболічної антени дорівнює. З цього виразу видно, що К.П.Д. цілком визначається діаграмою спрямованості опромінювача і величиною.

Очевидно, чим більше кут, тобто чим глибше дзеркало, тим більша частина випромінювань енергії потрапляє на дзеркало і, отже, тим більше К.П.Д .. Таким чином, характер зміни функцііпротівоположен характером зміни функції.

Обчислимо К.П.Д. для випадку, коли опромінювачем є диполь з дисковим рефлектором. Діаграма такого опромінювача може бути виражена таким чином

.

Для подальших обчислень необхідно висловити уголчерез кути. Для цього розглянемо малюнок, на якому плоскостьпараллельна площині розкриву і проходить через точкуна його поверхні, а осьсовпадает з віссю диполя і паралельна осі. З малюнка видно, що

.

Звідси.

Таким чином

.

В останній формулі інтегрування попроізводітся від 0 до, так як ми вважаємо, що опромінювач випромінює тільки в передню півсферу.

Інтегрування в цьому випадку спроститься, а результат зміниться незначно, якщо покласти.

У цьому випадку інтеграл легко береться і ККД виявляється рівним

.

Отримана формула дає просту залежність ККД параболічної антени від кута раскривазеркала для випадку, коли опромінювач є електричним диполем з дисковим рефлектором. Внаслідок цього остання формула може бути використана для орієнтовної оцінки ККД параболоїдних антен в багатьох практичних випадках.

Коефіцієнт усіленіязеркальной антени згідно пропорційний твору. Внаслідок різного характеру залежності співмножників відцього твір має мати максимум.

У деяких випадках під терміном коефіцієнт використання поверхні (КВП) розуміється величина, а твір. У реальних параболічних антенах значення має величину.

- 14 -

 Частота, Гц Кут, град Кут, радий Множник Пл. E Пл. H Норм.RF (R ') Q (R') з 3 Градуси Радіани U Бес.1 Лямбда, 1 Лямбда, 2 Лямбда, 3 ДН з 3 Розрахунок КВП

 Розрахунок ККД

 ККД КНД Шумова температура

 2.00E + 10 0 0 1 1 1 0 1 1 0.15 0 0.82 0.38 0.92 0.9 0.92 0.92 F (R ') ^ 2 * R' F (R ') * R' S2 S1 F ^ 2обл * Sin Інтеграл 0.82 7.67E + 04 Тз Tшт

 Довжина хвилі, м 5 0.09 1 0.99 0.99 0.07 0.99 0.99 0.3 0.01 1.64 0.57 0.7 0.73 0.82 0.78 0 0 0 0 0 0 S1

 19 75.21

 0.02 10 0.17 0.99 0.97 0.97 0.14 0.96 0.97 0.45 0.01 2.47 0.5 0.41 0.58 0.65 0.54 0.07 0.07 0 0 0.09 0.43 13.63

 Альфа

 Множіт.B 15 0.26 0.98 0.94 0.93 0.21 0.92 0.93 0.6 0.01 3.29 0.22 0.14 0.4 0.51 0.34 0.13 0.13 0.01 0.01 0.16 0.82 S2

 15

 0.67 20 0.35 0.97 0.89 0.88 0.28 0.86 0.87 0.75 0.01 4.11 -0.11 -0.05 0.17 0.31 0.15 0.17 0.19 0.01 0.01 0.23 1.13 3.08

p

 b =, м 25 0.44 0.95 0.83 0.83 0.35 0.79 0.8 0.9 0.02 4.93 -0.32 -0.13 0.01 0.13 0.02 0.21 0.24 0.01 0.02 0.27 1.35

 0.07

 0.01 30 0.52 0.93 0.77 0.76 0.42 0.72 0.72 1.05 0.02 5.76 -0.32 -0.11 -0.04 0.05 -0.02 0.22 0.28 0.02 0.02 0.29 1.46

 Тв, г

 Множіт.A 35 0.61 0.91 0.7 0.69 0.49 0.64 0.63 1.2 0.02 6.58 -0.13 -0.04 -0.05 -0.02 -0.02 0.22 0.3 0.02 0.02 0.3 1.48

 152.41

 0.92 40 0.7 0.88 0.64 0.63 0.57 0.56 0.54 1.35 0.02 7.4 0.11 0.03 -0.04 -0.03 0.01 0.2 0.32 0.02 0.02 0.28 1.42

 a =, м 45 0.79 0.85 0.57 0.56 0.65 0.49 0.44 1.5 0.03 8.22 0.26 0.06 -0.01 -0.03 0.02 0.18 0.32 0.01 0.02 0.26 1.31

 0.01 50 0.87 0.82 0.51 0.5 0.73 0.42 0.35 1.65 0.03 9.05 0.23 0.05 0 -0.02 0.02 0.15 0.32 0.01 0.03 0.23 1.15

 Радіус антени 55 0.96 0.79 0.45 0.44 0.82 0.35 0.28 1.8 0.03 9.87 0.01 0 0 0 0 0.13 0.31 0.01 0.03 0.2 0.99

 0.75 60 1.05 0.75 0.4 0.39 0.91 0.3 0.24

 0.1 0.29 0.01 0.02 0.17 0.83

 65 1.13 0.71 0.35 0.35 1 0.25 0.25

 0.08 0.27 0.01 0.02 0.14 0.69

 70 1.22 0.67 0.31

 0.11 0.56

 75 1.31 0.63 0.28 a0 = 0.25

 0.09 0.46

 80 1.4 0.59 0.25 a1 = -0.25

 0.07 0.37

 85 1.48 0.54 0.22 a2 = 1

 КВП

 0.06 0.3

 90 1.57 0.5 0.2

 0.78

 0.05 0.25

 95 1.66 0.46 0.19

 S1

 0.04 0.21

 100 1.75 0.41 0.17

 0.23

 0.04 0.18

 105 1.83 0.37 0.16

 S2

 0.03 0.15

 110 1.92 0.33 0.15

 0.14

 0.03 0.13

 115 2.01 0.29 0.14

 0.02 0.11

 120 2.09 0.25 0.13

 0.02 0.09

 125 2.18 0.21 0.12

 0.02 0.08

 130 2.27 0.18 0.11

 0.01 0.06

 135 2.36 0.15 0.1

 0.01 0.05

 140 2.44 0.12 0.08

 0.01 0.03

 145 2.53 0.09 0.07

 0 0.02

 150 2.62 0.07 0.06

 0 0.01

 155 2.71 0.05 0.04

 0 0.01

 160 2.79 0.03 0.03

 0 0

 165 2.88 0.02 0.02

 0 0

 170 2.97 0.01 0.01

 0 0

 175 3.05 0 0

 0 0

 180 3.14 0 0

 0 0

 0 0

Авіація і космонавтика
Автоматизація та управління
Архітектура
Астрологія
Астрономія
Банківська справа
Безпека життєдіяльності
Біографії
Біологія
Біологія і хімія
Біржова справа
Ботаніка та сільське господарство
Валютні відносини
Ветеринарія
Військова кафедра
Географія
Геодезія
Геологія
Діловодство
Гроші та кредит
Природознавство
Журналістика
Зарубіжна література
Зоологія
Видавнича справа та поліграфія
Інвестиції
Інформатика
Історія
Історія техніки
Комунікації і зв'язок
Косметологія
Короткий зміст творів
Криміналістика
Кримінологія
Криптологія
Кулінарія
Культура і мистецтво
Культурологія
Логіка
Логістика
Маркетинг
Математика
Медицина, здоров'я
Медичні науки
Менеджмент
Металургія
Музика
Наука і техніка
Нарисна геометрія
Фільми онлайн
Педагогіка
Підприємництво
Промисловість, виробництво
Психологія
Психологія, педагогіка
Радіоелектроніка
Реклама
Релігія і міфологія
Риторика
Різне
Сексологія
Соціологія
Статистика
Страхування
Будівельні науки
Будівництво
Схемотехніка
Теорія організації
Теплотехніка
Технологія
Товарознавство
Транспорт
Туризм
Управління
Керуючі науки
Фізика
Фізкультура і спорт
Філософія
Фінансові науки
Фінанси
Фотографія
Хімія
Цифрові пристрої
Екологія
Економіка
Економіко-математичне моделювання
Економічна географія
Економічна теорія
Етика

8ref.com

© 8ref.com - українські реферати


енциклопедія  бефстроганов  рагу  оселедець  солянка