Шостак А.С. Антенны и устройства СВЧ. Часть 2. Антенны (2012) (1095849)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

А.С. ШостакАНТЕННЫ И УСТРОЙСТВА СВЧЧасть 2. АнтенныУчебное пособие для студентов специальности 160905 –«Техническая эксплуатация транспортногорадиооборудования»ТОМСК 20101Министерство образования и науки Российской ФедерацииФедеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего профессионального образованияТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТСИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ И РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ (ТУСУР)А.С. ШостакАНТЕННЫ И УСТРОЙСТВА СВЧЧасть 2. АнтенныУчебное пособие для студентов специальности 160905 –«Техническая эксплуатация транспортногорадиооборудования»20122Рецензент: профессор кафедры КИПР ТУСУР, д.т.н.

Татаринов В.Н.Технический редактор: доцент кафедры КИПР ТУСУР, к.т.н. Озеркин Д.В.Шостак А.С.Антенны и устройства СВЧ. Часть 2. Антенны: Учебное пособие. - Томск:Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, 2012.-168с.Учебное пособие соответствует программе курса «Антенны и устройстваСВЧ» для студентов, обучающихся по специальности 160905 - «Техническаяэксплуатация транспортного радиооборудования».Рассмотрены основные разделы теории и техники антенн – фидерныхустройств, изложены основы теории линий передач и представлены различныеустройства СВЧ с использованием матричного исчисления их внешних характеристик. Рассмотрены вопросы построения и расчета различных типов антенни антенных решеток, особое внимание уделено антеннам СВЧ Шостак А.С., 2012 Кафедра КИПР Томскогогосударственного университета системуправления и радиоэлектроники, 20123СОДЕРЖАНИЕСОДЕРЖАНИЕ ................................................................................

3ВВЕДЕНИЕ ...................................................................................... 61 ПОЛЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И НАПРАВЛЕННОСТЬ ДЕЙСТВИЯАНТЕНН .................................................................................................... 81.1Электродинамические основы теории антенн ............................. 81.2Векторная комплексная диаграмма направленности антенны . 131.3Коэффициенты направленного действия и усиления антенны 221.4Сопротивление излучения, коэффициент полезного действия ивходной импеданс антенны .......................................................... 261.5Рабочая полоса частот и предельная мощность антенны ......... 282 СИММЕТРИЧНЫЙ ВИБРАТОР ..............................................

292.1Постановка и строгое решение задачи о распределении тока навибраторе........................................................................................ 292.2Приближенная теория вибратора ................................................ 322.3Поле излучения симметричного вибратора и его диаграмманаправленности.............................................................................. 362.4Сопротивление излучения, действующая высота и входноесопротивление вибратора .............................................................

412.5Сравнительный анализ строгой и приближенной теорийвибратора ........................................................................................ 463 АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ ........................................................... 483.1Антенные решетки и классификация .......................................... 483.2Методы расчета характеристик антенных решеток .................. 523.3Излучение линейной синфазной антенны .................................. 533.4Излучение плоской и пространственной синфазных решеток . 593.5Решетка с линейным набегом фазы.

Антенны с электрическимсканированием ............................................................................... 613.6Расчет антенных решеток радиосистем ...................................... 643.7Взаимодействие излучателей в решетке и диаграмманаправленности излучателя. Метод наведенных ЭДС .............. 6643.8Расчет входных сопротивлений излучателей с учетомвзаимодействия .............................................................................. 693.9Расчет характеристик антенн с директором и рефлектором.Антенна типа «волновой канал» ..................................................

723.10 Антенны бегущей волны и ДН линейной антенны ................... 764 АНТЕННЫ В РЕЖИМЕ ПРИЕМА ............................................ 784.1Параметры и характеристики приемных антенн ....................... 784.2Применение принципа взаимности к изучению свойствприемных антенн ........................................................................... 804.3Антенна как пассивный рассеиватель ......................................... 854.4Параметры электромагнитной совместимости антенн .............

865 СЛАБОНАПРАВЛЕННЫЕ АНТЕННЫ.................................... 895.1Характеристики антенн с учетом влияния проводящей земнойповерхности или летательного аппарата. Метод зеркальныхизображений................................................................................... 895.2Диаграммы направленности антенны с учетом влияния земли.Несимметричный вибратор .......................................................... 915.3Особенности расчета бортовых слабонаправленных антенн ... 965.4Щелевой вибратор.

Применение принципа двойственности дляопределения основных характеристик ........................................ 985.5Полосковые и микрополосковые (печатные) антенны ............ 1025.6Активные слабонаправленные антенны ................................... 1065.7Сверхширокополосные антенны ............................................... 1106 ОСНОВЫ ТЕОРИИ АНТЕНН СВЧ ........................................

1146.1Классификация антенн СВЧ....................................................... 1146.2Строгая и приближенная теории антенн СВЧ. Внутренняя ивнешняя задачи теории антенн СВЧ ......................................... 1156.3Поле излучения и диаграмма направленности плоскогосинфазного раскрыва .................................................................. 1196.4Коэффициент направленного действия синфазного плоскогораскрыва ....................................................................................... 1266.5Влияние фазовых ошибок на диаграмму направленности и КНДплоского раскрыва....................................................................... 1287 АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ ....................................................

13257.1Излучатели в виде открытого конца волновода....................... 1327.2Рупорные антенны....................................................................... 1357.3Зеркальные антенны.................................................................... 1427.4Характеристики направленности зеркальных антенн ............. 1487.5Точность изготовления зеркальных антенн. Предельныйкоэффициент усиления зеркальных антенн.............................. 1538 СВЧ – АНТЕННЫ БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ ................................. 1588.1Диэлектрические стержневые антенны ....................................

1588.2Спиральные антенны .................................................................. 162СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ........................... 1686ВВЕДЕНИЕОдной из наиболее быстро развивающихся областей радиоэлектроникиявляется техника антенн и устройств СВЧ. Уровень ее развития во многомопределяет состояние телекоммуникационных систем, радиолокации, навигации, связи, радиоуправления, телеметрии радиоастрономии. Современные достижения в технике антенн и СВЧ -устройств базируется на современных разработках электроники, полупроводниковой техники, технической кибернетики, когерентной радиооптики и т.д.

Новые характеристики радиоэлектронныхсистем во многих случаях достигаются благодаря органическому слиянию антенн с передающими, приемными устройствами и системы пространственно –временной обработки сигналов. Увеличение числа одновременно работающихрадиосистем приводит насыщенности окружающего пространства радиосигналами, это вызывает необходимость электромагнитной совместимости (ЭМС)этих систем.

Для решения этого вопроса создаются антенные системы, способные адаптироваться в окружающей обстановке. Различные объекты,например летательные аппараты, имеют десятки антенн различных диапазонови назначений, и обеспечение их ЭМС во многом зависит от характеристик антенн и устройств СВЧ.Настоящий курс лекций является предназначен для студентов, обучающихся по специальности 160905 «Техническая эксплуатация транспортногорадиооборудования» при изучении курса “Антенн и устройства СВЧ”. Курслекций может быть использован также студентами, обучающимися по специальности 210201 - “Проектирование и технология радиоэлектронных средств”при изучении курса “Техническая электродинамика”.Изложение материала ведется в предположении, что студенты знакомыобщими разделами высшей математики, теории радиотехнических цепей исигналов, электродинамики и распространения радиоволн.781 ПОЛЕ ИЗЛУЧЕНИЕ И НАПРАВЛЕННОСТЬ ДЕЙСТВИЯ АНТЕНН1.1Электродинамические основы теории антеннСовременная теория антенн базируется на основных уравнениях электродинамики - уравнениях Максвелла.В дальнейшем изложении будем иметь в виду электромагнитные процессы, гармонические во времени, т.е.

изменяющиеся по закону sinωt, или вкомплексной форме по закону exp(jωt). Среда предполагается однородной иизотропной, в некоторых областях которой полагается заданным распределение возбуждающих (сторонних) электрических и магнитных токов.Для простоты записи комплексные амплитуды полей будем писать без точкинад буквой.При указанных выше условиях уравнения Максвелла, включающиеплотность стороннего тока, в дифференциальной форме имеют видrotH  j E  J Э ,( 1.1)MrotE  j H  J ,где E - вектор комплексной амплитуды напряженности электрического поля,В/м; H - вектор комплексной амплитуды напряженности магнитного поля,Э M А/м;    1  j ,   1  j - комплексные диэлектрическая и магнитная проницаемости среды;    0 r - диэлектрическая проницаемость среды, Ф/м (для вакуума  0  109 / 36 Ф/м);    0  r - магнитная проницаемостьсреды, Гн/м (для вакуума 0  4 107 Гн/м);  Э М - удельные объемные проводимости среды, См/м, Ом/м; J Э - вектор комплексной амплитуды объемнойплотности стороннего электрического тока, А/м2; J M - вектор комплекснойамплитуды объемной плотности стороннего магнитного тока, В/м.Сторонний магнитный ток является фиктивной величиной, поскольку магнитных зарядов в природе не существует.

Однако введениеэтого понятия позволяет сравнительно легко изучить излучение щелей впроводящих экранах.Решение уравнений (1.1) при тех или иных конкретных условиях означает нахождение электромагнитного поля в виде функций пространственных координат E  r, ,  и H  r, ,  по заданной функции координат J Э , J M .Для решения уравнений Максвелла (1.1) обычно вводят два вспомогательных вектора: векторный потенциал электрических токов AЭ и векторныйпотенциал магнитных токов A M .

При этом векторы электромагнитного поля9E и H определяются через эти вспомогательные векторы с помощью уравнений [2]Э1ЭЭM E   j A  j grad divA  rotA ,( 1.2)1MMЭ H   j A grad divA  rotA .jПри подстановке (1.2) в (1.1) получаются следующие векторные волновые неоднородные уравнения для вспомогательных потенциалов:AЭ  k 2 AЭ   J Э ,( 1.3) M2 MMA  k A   J ,где A  grad divA  rot rotA; k    .Таким образом, при определении излучения антенных устройств интегрирование уравнений Максвелла может быть сведено к интегрированию векторных волновых неоднородных уравнений (10.3).Если источники электромагнитного поля распределены непрерывно внекоторой области V, ограниченной поверхностью S, а среда, окружающая область V, представляет собой однородный изотропный диэлектрик, то для гармонического во времени поля решение уравнений (1.3) имеет вид jkrS11 e  jkrS ЭЭЭ eA JdV dp .( 1.4)4 VrS4 V rSЗдесь dpЭ  J ЭdV - элементарный электрический момент; jkrS11 e  jkrS MMM eA JdV dp ,4 VrS4 V rSгдеdp M  J M dV-элементарныймагнитный( 1.5)момент; x  x   y  y   z  z - расстояние от элемента тока в некоторой точS  x, y, z до точки наблюдения М (х, у, z).rS кеПодстановка выражений (1.4) и (1.5) в уравнения (1.2) позволяет определить напряженности электрического E и магнитного H полей в любой точкепространства.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов книги