ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
3
Предисловие
Учебное пособие служит методическим обоснованием при выполнении
лабораторной работы «Формирование пространственного спектра (диаграмм
направленности ) в зоне Френеля объектов с помощью линзовых и зеркальных
систем» и может быть полезным в научных исследованиях по регистрации и
анализу пространственной структуры электромагнитных полей СВЧ диапазона .
Изучение теоретической части работы поможет студентам закрепить знания
по вопросам:
- определение комплексного коэффициента пропускания тонких
диэлектрических линз;
- взаимодействие электромагнитного поля объекта , облучаемого плоской или
сферической волной, с собирающей линзой и расчета поля дифракции в зоне
Френеля ;
- компенсации фазовых искажений сформированного пространственного
спектра объектов .
Использование общих соотношений позволит студентам проводить расчет
электромагнитного поля в фокальной плоскости линзы для прямоугольных и
круглых объектов , расположенных на различных расстояниях относительно
формирующей системы и облучаемых плоской или сферической волной.
Показывается , что дифракционное поле в фокальной плоскости линзы
представляет пространственный спектр поля объекта , а линза с примыкающими
слоями пространства является специализированным процессором параллельного
действия, осуществляющим двухмерное преобразование Фурье над входными
сигналами .
В пособии приводится подробная методика анализа поля в фокальной
плоскости линз: вида спектральной плотности различных объектов , ориентации и
ширины основного лепестка, разрешающей способности радиотехнических
систем, например, РЛС с зеркальными и линзовыми антеннами .
Приведено описание экспериментальной установки, конкретизировано
домашнее задание, дана методика экспериментальных исследований и
обсуждения полученных результатов , в том числе по проверке некоторых теорем
спектрального анализа .
В работе предусмотрена возможность подачи измеряемых электрических
сигналов после низкочастотной фильтрации через АЦП на вход персонального
компьютера . Дополнительная или основная обработка этих сигналов может
производиться с помощью ЭВМ Pentium 4 с выводом информации на дисплей или
печать. Это существенно расширяет возможности проводимых лабораторных или
научных исследований.
При выполнении лабораторной работы требуется проведение трудоемких
вычислений, которые рекомендуется проводить с помощью ЭВМ . С этой целью в
пособии приведены программы вычислений основных математических
соотношений в среде математического моделирования MathCAD.
3 П р едис л о в ие У чебное пособи е слу ж и т методи ческ и м обоснов а ни ем при в ыполнени и ла бора торной ра боты «Ф орми ров а ни е простра нств енног о спек тра (ди а г ра мм на пра в ленности ) в зоне Ф ренеля объек тов с помощью ли нзов ых и зерк а льных си стем» и мож ет быть полезным в на у чных и сследов а ни я х по регистра ци и и а на ли зу простра нств енной стру к ту ры элек трома г ни тных полей С ВЧ ди а па зона . И зу чени е теорети ческ ой ча сти ра боты помож ет сту дента м за к репи ть зна ни я по в опроса м: - определени е к омплек сног о к оэффи ци ента пропу ск а ни я тонк и х ди элек три ческ и х ли нз; - в за и модейств и е элек трома г ни тного поля объек та , облу ча емог о плоск ой и ли сфери ческ ой в олной, с соби ра ющей ли нзой и ра счета поля ди ф ра к ци и в зоне Ф ренеля ; - к омпенса ци и фа зов ых и ск а ж ени й сформи ров а нног о простра нств енного спек тра объек тов . И спользов а ни е общи х соотношени й позв оли т сту дента м пров оди ть ра счет элек трома г ни тног о поля в фок а льной плоск ости ли нзы для пря моу г ольных и к ру глых объек тов , ра сполож енных на ра зли чных ра сстоя ни я х относи тельно форми ру ющей си стемы и облу ча емых плоск ой и ли сфери ческ ой в олной. Пок а зыв а ется , что ди фра к ци онное поле в фок а льной плоск ости ли нзы предста в ля ет простра нств енный спек тр поля объек та , а ли нза с при мык а ющи ми слоя ми простра нств а я в ля ется специ а ли зи ров а нным процессором па ра ллельного действ и я , осу ществ ля ющи м дв у хмерное преобра зов а ни е Ф у рье на д в ходным и си г на ла ми . В пособи и при в оди тся подробна я методи к а а на ли за поля в фок а льной плоск ости ли нз: в и да спек тра льной плотности ра зли чных объек тов , ори ента ци и и ши ри ны основ ног о лепестк а , ра зреша ющей способности ра ди отехни ческ и х си стем, на при мер, РЛС с зерк а льными и ли нзов ыми а нтенна ми . При в едено опи са ни е эк спери мента льной у ста нов к и , к онк рети зи ров а но дома шнее за да ни е, да на методи к а эк спери мента льных и сследов а ни й и обсу ж дени я полу ченных резу льта тов , в том чи сле по пров ерк е нек оторых теорем спек тра льног о а на ли за . В ра боте преду смотрена в озмож ность пода чи и змеря емых элек три ческ и х си г на лов после ни зк оча стотной фи льтра ци и через АЦП на в ход персона льного к омпьютера . Д ополни тельна я и ли основ на я обра ботк а эти х си гна лов мож ет прои зв оди ться с помощью Э ВМ Pentium 4 с в ыв одом и нф орма ци и на ди сплей и ли печа ть. Э то су ществ енно ра сши ря ет в озмож ности пров оди мых ла бора торных и ли на у чных и сследов а ни й. При в ыполнени и ла бора торной ра боты требу ется пров едени е тру доемк и х в ычи слени й, к оторые рек оменду ется пров оди ть с помощью Э ВМ . С этой целью в пособи и при в едены програ ммы в ычи слени й основ ных ма тема ти ческ и х соотношени й в среде ма тема ти ческ ог о модели ров а ни я MathCAD.