Кугушев А.М., Голубева Н.С. Основы радиоэлектроники. Линейные электромагнитные процессы (1969) (1092090), страница 18
Текст из файла (страница 18)
На основания — 126— Рпс. 2-29. «Нагруженный» диполь в поле бегушей волны. в котором Рм — излучаемая неясность. Под действием этого усилия излучаюшее тело приобретает в свободном пространстве определяемую из уравнения количества движения скорость Р«иэ о« = луь с (2-6.12) Здесь т« — масса покоя изчучаюшего тела. С учетом реляпгвистской поправки на изменение массы (2-6-13) Р а д и о п р и е м — поглошение из окружающего пространства электромагнитной энергии, несущей сигнал. Найдем величину Рат мощности на входе радиоприелпьика, т. е. в сопротивлении //а, включениол~ в середину электрического диполя, помешеииого в поле излучени» (рис.
2-29). Согласно теореме взаимности (2-1-!9) в каждом проводнике, который может создавать под действием протекаюшего в нем тона / поле Е, возникает такой же наведенный так, если ои помещается в такое же поле Е, создаваемое другим излучателем. Это означает, что каждая антенна может служить как для радиопередачи, так н для радиоприема и что диаграмма направленности антенны при работе на передачу и на прием одна и та же. Действуюшее зна <ение тока в сопротивлении Яэ, возникающего под действием поля Е бегущей волны, определится формулой Ед/ з!и 0 /= /«ма+ /ьз этого максимальный размер поверхностного излучателя (апертуры) определяется выражением /) й б!„=об!к (2-6-10) в котором Л/« — врелья когерентности, определяемое соотношением (2-1-2а). На основании выражений (2-6.10) и (2-1-2а) имеем: д с П сб — = —.
(2-6-П) Ю ' 5/// 5/ ' гг Из последнего выражения следует, что допустимый размер апертуры поверхностного Е излучателя при увеличении полосы спектра частот должен быть уменьшен. Из выражения (1-6-!9) вытекает, что электромагнитный излучатель испытывает реактивное давление, которое создает т яг о в о е у с и л и е, среднее значение которого определяется выражением 8П« Р«мэ 8п'« = с с Л з/ Рм гманс К )тт бее без ~тт 4л Г Ретмин (2-6-18) /3, х Ле А, = ~ — з(п'61 —.
~2 14л (2-6-17) — -э. ф Ат = 1,64 Лт/4л = 0,5 !е (тра — 128— 9 — 552 где )7»э — сопротивление излучения электрического днполн (2-3-15а). Мощность в сопротивлении )тз определяется формулой (Ед! з!п б 1» (2.6-14) В электросигнализации обычно стремятся получать максимальнуэо мощность сигнала, для чего согласовывают нагрузку, т, е. ((т=)( (2-6-15) Подставляя это выражение и выражение (2-3-15а) в (2-6-14), находим, что при согласованной нагрузке мощность сигнала при радиопрнеьэс будет: Рее = Аз )уее, (2-6-!6) в этой формуле С учетом выражения (2-3-17) в общем случае Ле А»=0 4л Величина Ат называется эффективной поглощающей плошадью антенны; она позволяет определить мощность на входе радиоприемника прн согласованной нагрузке по величине П„ поля бегущей волны.
На основании выражения (2-6-17) и с учетом (2-4-6) эффективная поглошающая площадь полуволнового вибратора в главном иа. правлении Эффективная поглощающая площадь плоского эквифазного из. лучателя в главном направлении с учетом зависимости (2-5-18) Аз=ай=3, т. е. равна его геометрической площади У параболической и рупорной антенн эффективная поглощающая площадь приближенно равна площади их апертур (излучающих отверстий) Так как в приемном диполе протекает наведенный ток, то диполь излучает сам (вторичное излучение). При согласованной нагрузке мощность нторичнаго излучения Рю !»Ы 7»7(э и, следовательно, приемный диполь (антенна) поглощает из окружающего пространства мощность 2Реб одна ее половина поступает на вход радиоприемника, а другая теряется на вторичное излучение, Если диполь не нагругкен ()т»=0), то наведенный в кем ток в 2 раза больше, чем при согласованной нагрузке, а мощность вторичного излучения в 4 раза больше В силу этого «ненагруженный» диполь дает больший радиолокационный (отраженный) сигнал, чем «нагруженный».
На основе выражений (2.6-16) и (2-3-16) можно вывести уран ° пение р а ди а с в я ни, определюащее максимальную дальность радиосвязи. Обращаясь к рис. 2-30, можно написать: Рт=Ае!7»»=~бее )( ~, ). Решая это уравнение, относительно г=ги„ „ находим уравнение радиосвязи Здесь Ры«ни — минимальная мощность на входе приемника, при которой на его выходе получается минимально различный сигнал.
Эта величина называется чувствительностью радиоприемника, Рнс. 2-30. Схема радиосвязи. à — реаиооереаатчик; т — источники энер1"нн; 3 — источник сигиалат Ч вЂ” релнонрьемн ь; Е -инайкетор, Рис. 2-31. Схема радполонацин. тльснмя ралиоиьрелатчик: т — переключатель ентеиаитеинн: «вЂ радиоприемник; Š— иилнкатор; Š— цель. Длн вывода уравнения радиолокации мощность вторичного излучения от цели в направлении на источник первичного излучения можно выразить в виде (2-6-19) Здесь ст' — коэффициент направленности цели в направлении на радиолокатор; Ах — аффективная поглощающая плошадь «цели»; Е +йзЕ О д', (2-7-2) аз=6' Аз [м! (2-6-20) или (2-7-4) Е = Е е ""'соз(ю! — !зхз). 2-7.
ПЛОСКАЯ ОДНОРОДНАЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА В НЕОГРАНИЧЕННОЙ СРЕДЕ (2-7-5) (2-?-1) — /гЕа = юи„Н„ ЙЕт = юрз Н,, На=О. АН,= ожз Е„ — йНт = ае, Ею (2-7-6) Ез.= О, Уравнения (2-7-6) представлены в виде Пщ — плотность первичного потока мощности, который падает на пелгп величина называется эквивалентной отражающей площадью цели и является ее радиолокацнонаой характерпстнкой. Для целей простой геометрической формы (6 3-1) она определяетсн расчетным путем, а в случае сложной формы — зкспернментзльно.
Обращаясь к рис, 2-31, на основания (2-6-16), (2-6-17) и (2-6-19) можно написать формулу для определения лющпости сигнала на входе приемника радиолокатора при согласованной нагрузке Роз= 4зПзз= (Оо — )~ " ) =(Оз — )~ — )~ —,'). Отсюда получаем уравнение радиолокации з и оо а'пц Рм (2-6-2!) (!П) ) 02 изз определяющее максимальную дальность обнаружения цели в свободном пространстве. Рассмотрим распространение плоской однородной волны в неподвижной однородной изотропной среде, лишенной сторонних источников, параметры которой (о, рю е,) не зависят от частоты. Плоской однородной волной называется поле, у которого поверхность равных фаз (фронт волны) и поверхность равных амплитуд являются плоскими и параллельными.
Если эти плоскости совпадают с плоскостью х!Охз, то, очевидно, условием плоской однородной волны является — =О, — =О. д д дх, дхз Приближенно можно считать, что такое поле создается на участке поверхности, линейные размеры которого малы по сравнению с расстоянием и до источника поля, расположенного на нормали к этой поверхности. Имея в виду условия (2-7-1) будем исследовать поле плоской волны как функцию 1(хз, !).
При этом волновое уравнение (2-1-10) для монохроматического поля перепишется в виде Решением этого уравнения, имеющим физический смысл согласно (Д-6-19а), является выражение (2-7-3) Здесь Ею — амплитуда напряженности поля, заданная при ха=О. Амплитуда поля убывает с ростом х, в результате поглощения электромагнитной энергии данной средой. Поверхность одинаковых фаз перемещается согласно (2-1-12) со скоростью оо=юф. Если наблюдатель перемещается с плоскостью выбранных постоянных значений фаз, то эта фаза будет для него постоянной, не зависни!ей от времени. Неподвижный наблюдатель отметит изменение фазы со временем, так как мимо него будут проходить плоскости с разными значениями фазы. Поскольку уравнения (2-1-10) для Е и Н одинаковы, то, очевидно, аналогично (2-7-3) и (2-7-4) Н =Н е ' '+з) Н = Н е ""соз(оз! —.[) хз — <р), где <р — возможный сдвиг по фазе магнитного поля относительно электрического.
Переписывая уравнения (2-1-5) в декартовой системе д координат с учетом условия (2-7-1), — = — 1й и рсшедхз ний (2-7-3) и (2-7-5), найдем: согласно (Д-3-2) могут быть — ]КН] = тнс, Е; (йЕ] = ряИ. (2-7-ба) Е =ет Е ен" Е = етЕ сов (та! — рхз). (2-7-7) или Н вЂ” Н ! ыс-хчк =е, „е Н = ез Н„соя(азт' — рхз), (2-7-8) где (2-7-9) П =е Е тт' а= з 2 Из этих уравнений следует, что векторы Е и Н плоской однородной волны не имеют продольных составляющих (составляющих в направлении распространения), лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения и взаимно перпендикулярны.
Для среды без потерь (а=О) выражения (2-7-3) и (2-7-4) имеют вид: Из этих выражений видно, что амплитуда напряженности поля остается неизменной, а фазовая скорость определяется формулой (2-1-12а) . Подставляя во второе уравнение системы (2-1-5) выражение (2-7-7), находим вектор напряженности магнитного поля плоской волны в среде без потерь н 2а = ~/ — = 120п 1,т — волновое сопротивление ъ са а среды без потерь (см.
выражение (1-9-3)). На основании выражений (2-2-3), (2-7-7) и (2-7-8) среднее значение вектора Пойитинга плоской волны для среды без потерь П, =е,ЕлНл = е,— ' е,Н'Л. (2-7-10) ха Мгновенные значения плотности энергии поля плоской волны согласно выражениям (1-6-9) — (1-6-11) е Дз Р Гтз та = — + 2 2 Рнс. 2-32. Плоская волна в среде беа потерь. нли с учетом (2-7-7) — (2-7-9) нт= в„Е' соэз(атà — йха) =- !з, Н' соз'(ы! — !тх ]. (2-7-11) Среднее значение плотности энергии г шз = — ~ пт с(Г =- в, Е,' =- р, На . (2-7-11а) е Скорость распространения энергии плоской волны в среде без потерь на основании выражений (1-6-12), (2-7-9), (2-7-10) и (2-7-1!а) равна фазовой скорости.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
