ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
Введение
Настоящее учебное пособие служит методическим обоснованием при
выполнении лабораторной работы «Дифракция электромагнитного поля
миллиметрового диапазона на плоских объектах».
Изучение теоретической части работы поможет студентам закрепить
знания по следующим вопросам :
- основам скалярной теории дифракции Кирхгофа, граничным условиям ;
- определения поля дифракции от плоских объектов произвольной формы
на различных расстояниях ;
- основным свойствам среды распространения дифракционного поля
импульсной характеристике и коэффициенту передачи в различных
приближениях ;
- пространственному и угловому спектру дифракционного поля и его
зависимости от формы и размеров объекта , вида комплексной амплитуды поля
по излучающему раскрыву.
Использование общих соотношений поможет проводить расчёт
дифракционного поля в приближениях геометрической оптики , Френеля и
Фраунгофера от прямоугольных и круглых апертур, облучаемых плоской
волной . Показывается, что дифракционное поле в этом случае аналогично
полю излучения антенн апертурного типа с постоянной амплитудой функции
возбуждения по раскрыву. В пособии приводится подробная методика
анализа пространственного спектра и определения его параметров: вида
диаграмм направленности , ориентации и ширины основного лепестка,
разрешающей способности излучающих систем , а также других
характеристик, часто используемых на практике.
Приведено описание экспериментальной установки , конкретизировано
домашнее задание, дана методика экспериментальных исследований и анализа
полученных результатов.
При выполнении лабораторной работы требуется проведение трудоёмких
и длительных вычислений. Для автоматизации расчетов студентам
рекомендуется использовать ЭВМ . С этой целью в пособии приведены
программы вычисления основных математических соотношений на языке
Packal и в среде математического моделирования MathCad
1
.
Кроме того , в работе предусмотрена возможность подачи измеряемых
пространственных электрических сигналов после низкочастотной фильтрации
через АЦП L-783 на вход персонального компьютера. Дополнительная или
основная обработка этих сигналов производится с помощью ЭВМ Pentium 4 с
выводом информации на дисплей или печать . Это существенно расширяет
возможности проводимых в лабораторной работе или на производственной
практике исследований.
Обработка пространственной амплитудно - фазовой информации
электромагнитных полей ММ диапазона в «квазиреальном» времени стала
возможной в результате участия кафедры радиофизики в работе по программе
НОЦ.
1
Автор признателен магистру кафедры радиофизики Катову М . В . за
помощь в подготовке приложений к работе .
В ведени е
Н астоящ ее уч ебное пособи е служ и тметоди ч ески м обосновани ем при
вы полнени и лабораторной работы « Д и ф ракци я электромагни тного поля
ми лли метрового ди апазонанаплоски х объектах ».
И зуч ени е теорети ч еской ч асти работы помож етстудентам закрепи ть
знани япо следую щ и м вопросам:
- основам скалярной т еори и ди ф ракци и К и рх гоф а, грани ч ны м услови ям;
- определени яполяди ф ракци и отплоски х объект овпрои звольной ф ормы
наразли ч ны х расст ояни ях ;
- основны м свой ствам среды распрост ранени я ди ф ракци онного поля
и мпульсной х аракт ери ст и ке и коэф ф и ци ент у передач и в разли ч ны х
при бли ж ени ях ;
- прост ранст венному и угловому спект ру ди ф ракци онного поля и его
зави си мост и отф ормы и размеровобъект а, ви дакомплексной ампли туды поля
по и злуч аю щ емураскры ву.
И спользовани е общ и х соот нош ени й помож ет проводи т ь расч ёт
ди ф ракци онного поля в при бли ж ени ях геомет ри ч еской оптики , Ф ренеля и
Ф раунгоф ера отпрямоугольны х и круглы х апертур, облуч аемы х плоской
волной . П оказы вает ся, ч т о ди ф ракци онное поле в эт ом случ ае аналоги ч но
полю и злуч ени яант енн апертурного т и пас пост оянной ампли тудой ф ункци и
возбуж дени я по раскры ву. В пособи и при води т ся подробная мет оди ка
анали за прост ранст венного спект ра и определени я его парамет ров: ви да
ди аграмм направленност и , ори ент аци и и ш и ри ны основного лепест ка,
разреш аю щ ей способност и и злуч аю щ и х си ст ем, а т акж е други х
х аракт ери сти к, ч асто и спользуемы х напракт и ке.
П ри ведено опи сани е экспери ментальной установки , конкрет и зи ровано
домаш неезадани е, данамет оди каэкспери мент альны х и сследовани й и анали за
получ енны х результ атов.
П ри вы полнени и лаборат орной работ ы т ребует сяпроведени е т рудоёмки х
и дли т ельны х вы ч и слени й . Д ля авт омат и заци и расч ет ов студент ам
рекомендует ся и спользоват ь Э В М . С эт ой целью в пособи и при ведены
программы вы ч и слени я основны х мат емат и ч ески х соот нош ени й на язы ке
1
Packal и всредемат емат и ч еского модели ровани яMathCad .
К роме т ого, в работ е предусмот рена возмож ност ь подач и и змеряемы х
прост ранст венны х элект ри ч ески х си гналовпосле ни зкоч аст отной ф и льт раци и
ч ерез А Ц П L-783 на вх од персонального компью т ера. Д ополни т ельная и ли
основнаяобработ каэт и х си гналовпрои зводи т сяс помощ ью Э В М Pentium 4 с
вы водом и нф ормаци и на ди сплей и ли печ ат ь. Э т о сущ ественно расш и ряет
возмож ност и проводи мы х в лаборат орной работ е и ли на прои зводственной
практ и кеи сследовани й .
О бработка пространст венной ампли тудно-ф азовой и нф ормаци и
элект ромагни т ны х полей М М ди апазона в « квази реальном» времени ст ала
возмож ной врезультат е уч аст и якаф едры ради оф и зи ки вработ епо программе
Н О Ц.
1
А вторпри знателен маги стру каф едры ради оф и зи ки К атову М .В . за
помощ ь вподготовкепри лож ени й к работе.
