Исследование диаграмм направленности и коэффициента направленного действия апертурных антенн СВЧ диапазона. Струков И.Ф - 9 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

9
2
2
0
2
0
0
4
120120
R
E
dS
E
P
S
π
ππ
⋅==
∫
для изотропного излучателя . В этом случае КНД будет равен
∫∫
ΘΘΘ
==
=
ππ
ϕϕ
π
2
00
2
0
sin),(
4
0max
ddF
P
P
G
EE
. (13)
По формулам (12), (13) определяется значение КНД в направлении
максимума излучения. Значение КНД в каком-то направлении
(
)
ϕ
,
Θ
определяется через значение КНД в максимуме следующим образом:
(
)
(
)
ϕϕ ,,
2
1
Θ⋅=Θ FGG
. (14)
Очень часто определяют КНД антенн относительно друг друга
12
2
max 1
2
max 2
1
2
21
PP
E
E
G
G
G
=
==
. (15)
Следует иметь в виду, что интегралы типа (13) берутся в редких случаях , т.е .
только для некоторых антенн
G
определяется аналитически .
Для расчета
G
антенн СВЧ-диапазона часто используют следующую
формулу
2
эф
4
λ
π
A
G =
, (16)
где П
прэф
PA
=
- эффективная площадь антенны , которая для приемной антенны
есть отношение максимальной мощности
пр
P
, отдаваемой антенной в
согласованную нагрузку, к плотности потока мощности – мощности через
единицу площадки в месте расположения антенны -
П
.
Можно показать, что для антенн, у которых задано поле по раскрыву
dSEdSEA
S
S
S
S
∫∫
=
2
2
эф
&&
,
dSEdSEG
S
S
S
S
∫∫
⋅=
2
2
2
4
&&
λ
π
. (17)
В лабораторной работе исследуются наиболее часто встречающиеся
антенны СВЧ: открытый конец волновода и пирамидальный рупор, для которых
рассчитаем распределение полей в дальней зоне .
2. В ОЛНОВОДНАЯ АНТЕННА СВЧ ДИАПАЗОНА
Открытый конец волновода можно рассматривать как простейшую антенну
СВЧ. При этом следует иметь в виду, что поле в раскрыве волновода не является
поперечной электромагнитной волной типа ТЕМ , а имеет более сложную
структуру.
Так, для поперечных электромагнитных волн в волноводе
(
)
0
=
z
E
,
называемых также магнитными волнами и обозначаемыми
mn
TE или
mn
H ,
согласно [4] можно записать: 
                                                       9

                                            E 02           E02
                                   P0 = ∫          dS =         ⋅ 4πR 2
                                        S 120   π         120 π
для и зо тр о пно г о и злуча те ля. В это м случа е КН Д б уде тр а ве н
                                     P                            4π
                               G= 0                = 2π π                     .                  (13)
                                     P E max = E 0
                                                      ∫ ∫ F (Θ, ϕ ) sin ΘdΘdϕ
                                                            2

                                                       0 0
       П о фо р м ула м (12), (13) о пр е де ляе тся зна че ни е КН Д в на пр а вле ни и
м а кси м ум а и злуче ни я. З на че ни е КН Д в ка ко м -то на пр а вле ни и (Θ, ϕ )
о пр е де ляе тся че р е з зна че ни е КН Д в м а кси м ум е сле дую щ и м о б р а зо м :
                                         G (Θ , ϕ ) = G ⋅ F12 (Θ , ϕ ) .                  (14)
       О че ньча сто о пр е де ляю тКН Д а нте нн о тно си те льно др уг др уг а
                                                     G      E2
                                             G21 = 2 = 22max             .                (15)
                                                     G1 E1 max P = P
                                                                    2   1
       Сле дуе ти м е ть в ви ду, что и нте г р а лы ти па (13) б е р утся в р е дки х случа ях , т.е .
то лько для не ко то р ы х а нте нн G о пр е де ляе тся а на ли ти че ски .
       Д ля р а сче та G а нте нн СВ Ч -ди а па зо на ча сто и спо льзую т сле дую щ ую
фо р м улу
                                                    4πAэф
                                              G=           ,                                     (16)
                                                     λ2
г де Aэф = Pпр П - эффе кти вна я пло щ а дь а нте нны , ко то р а я для пр и е м но й а нте нны
е сть о тно ш е ни е     м а кси м а льно й                  Pпр , о тда ва е м о й а нте нно й в
                                                  м о щ но сти
со г ла со ва нную на г р узку, к пло тно сти по то ка м о щ но сти – м о щ но сти че р е з
е ди ни цупло щ а дки в м е сте р а спо ло же ни я а нте нны - П .
         М о жно по ка за ть, что для а нте нн, уко то р ы х за да но по ле по р а скр ы ву
                                 2                                      2
                                                           4π
                   Aэф = ∫ E& S dS      ∫ E& S dS , G = λ2 ⋅ ∫ E& S dS ∫ E& S dS .
                                              2                              2
                                                                                              (17)
                           S            S                        S     S
       В ла б о р а то р но й р а б о те и ссле дую тся на и б о ле е ча сто встр е ча ю щ и е ся
а нте нны СВ Ч : о ткр ы ты й ко не ц во лно во да и пи р а м и да льны й р упо р , для ко то р ы х
р а ссчи та е м р а спр е де ле ни е по ле й в да льне й зо не .

                        2. В О Л Н О В О ДН А Я А Н Т Е Н Н А С В Ч ДИ А П А ЗО Н А
      О ткр ы ты й ко не ц во лно во да м о жно р а ссм а тр и ва ть ка к пр о сте йш ую а нте нну
СВ Ч . П р и это м сле дуе т и м е ть в ви ду, что по ле в р а скр ы ве во лно во да не являе тся
по пе р е чно й эле ктр о м а г ни тно й во лно й ти па ТЕМ , а и м е е т б о ле е сло жную
стр уктур у.
      Та к, для по пе р е чны х эле ктр о м а г ни тны х во лн в во лно во де ( E z = 0 ) ,
на зы ва е м ы х та кже м а г ни тны м и во лна м и и о б о зна ча е м ы м и TE mn и ли H mn ,
со г ла сно [4] м о жно за пи са ть:

Страницы