Пономарев Л.И. - Основы ЭМС излучающих систем (565063), страница 5
Текст из файла (страница 5)
При определении Г,~М,~) необходимо знать ориентацию тока по антенне. Таким образом, при определении вышеперечисленных характериотик необходимо уметь рассчитывать амплитудно-4азовое и поляризационное распределение возбуждающего тока антенны на произвольной частоте ~ . Кроме того, для расчета ~ „ надо уметь рассчитывать постоянную затухания в фидерных линиях в широком частотном диапазоне.
Спектр перечисленных задач настолько труден для численного анализа, что возможно кх решение лишь в отдельных случаях и то при использовании 6И. Ситуация еще более усложняется, когда антенны расположены в ближней зоне друг от друга. При з*ом параметры 1Г 1 , С., Е , зя , входящие в (2Л), сложным образом зависят от расстояния Й . При размещении антенн не в свободном пространстве, а на объекте (самолет, корабль) необходимо учитывать ди$ракпионные явления, возникающие на поверхности этого объекта. В силу сложности поставленных задач дальнейшее их решение будем рассматривать поэтапно. Сначала рассмотрки некоторые приближенные оценки, затем перейдем к последовательному анализу влияния каждого из перечисленных выше параметров к причин. Аостам сюко н В 06Аосгпи евесгдко6 6 Рис.
2.6. Реальная и усредкенная по углам ДН На рис. 2.6 сплошной линией приведена реальная ДН антенны в масштабе коэффициента усиления, а пунктиром показана усредненная по углам ДН, Усреднение по углам для остронаправленных аятенн проводится отдельно для области главного лепестка ДН и для области боковых лепестков.
Среднее значение Ку в каждой угловой области вычисляется следующим образом: б= — Х, '6 (2 ° 2 М где $ — значения Ку вгд различных направлениях в пределах рассматриваемой угловой области. Дисперсия Ку определяется соотношением " ®„-~)' м-~ щв1 (2.М ф 2.2. МЕТОДЫ ПРИБ1ИМЕННЫХ ОЯЕНОК ХАРАКТЕРИСТИК АНТЕНН В ЗАДАЧАХ ЭИС АНТЕННЫХ УСТРОВСТН Одним из приближенных подходов при расчете ковф!~цмента связи антенн по Формуле (2.П) является метод статиотического усреднения Ку антенн. ДН и Ку антенны являются случайными величинами из-за случайных ошибок в геометрии и возбуждении антенны. Например, для остронаправленных антенн с определенной долей уверенности можно говорить лишь о Форме главного и первых боковых лепестков.
Остальная область описывается вероятностными характеристиками: средним значением и дисперсией. Усреднение может проводиться по ансамблю антенн, во времени и по угловому оектору. ФО за изменения амплитудно-фазового распределенкя в антекне. Такая зависимость.мо*ет быть найдена т~лько при ~онкре~изации схемы питания и тина антенны. 21.' Выражение (2.26) справедливо для дальней зоны антенный> †. — з. В ближней зоне К<< ~ для расчета КУ сик4азных апертурных антенй- в 'направлении осевого излучения можно испольэовать следующее приближенное соотношение: аЖ- И К' (2.27) В Качеотвенная зависимость Ку апертурной антенны от расстояния щ показана на рмс. 2.7. 6(К)= 6(оо) + ~ (~) + 1~ (Й.) А6 . (2.30) ч'~ чБ 'о М~". аь О Зависимость о и ю (в децибелах) от размероэ ликейной синфаэной антенны и расстояния до точки наблюдения э направлении главного лепеотка ЛН для двух законов амплитудного распределения ио антенне показана на рис. 2.8(1~ .
3мс. 2.7. Зависимость КУ антенны от расстояния ло точки на- блюдения Прк произвольном расстоянии до точки наблюдения КУ антенны можно представить в виде произведения 6(,К ) = 6 (оО ) ~ (.~ ) , (2.28) где Я(ж) - Ку з дальней зоне; ~(й) - коэффициент, характеризующий потери в Ку в промежуточной и ближней зонах. Для прямоугольной знертуры с размерами 1., " ~. коэффициент ~(К) представляется в виде произведсния ~(~)= ~'И) ~к (~), (2.29) где коэффициенты и к и определяются для соответствующих зкэи- $ залентных линейных антенн, равных по размеру ~., к 1„ С учетом (2.29) Формула (2.28) для прямоугольных апертур в дсцкбельнсм ыасмтабе кмест вкд -% й а аава зоюзоаюпиюеео7 ~ т ~ зе, —, щ „ а) 8) '~б Вв. 2.8.
Зависимость коэффициента потерь усиления ~'(10 линейной синфазной антенны длиной Ь от относительного расстояния КЙ до точки наблюдения: для равномерного распределения (а); длк косинус-квадраткого амплитудного раонре- деления (б) Вще раз обратим внимание на то обстоятельство, что графики на рис. 2.8 характеризуют по~ерю усиления в направлении главного лепестка ДН и несправедливы для направлений бокового излучении. Более того, в ближней и промежуточных зонах Ку в направлении бокового излучения чаще всего оказывается выае, чем в дальней зоне. рассмотрим пример расчета развязки ~; с использованием изложенной приближенной методики.
Пусть имеются две антенны: первая антенна зеркальная с круговой апертурой диаметром Ь, = 1ФХ, ( Х, = 10 см - рабочая длина волны 1-й антенны), а вторая антенне четвертьволновый несимметричный вибратор (. = Х /Ф, где Л а Ф см - рабочая длина волны 2-й актеяны. Расс~ояние между обеими антеннами К = 2,5 м (рис. 2.9). Обе антенны работают в приемопередающеы режиме. Иэ' выражения (5 Х8) находитсЯ коэФФициеят ВоэбуждениЯщп й волны в Фидерной линии антенны А~ при приеме этой антенной поля Е , Я,, излучаемого як~виной А2 ", ~Н~,' Г,)-М, й,)) )1 С ~1-Г Г 1 2КЕ~ ~~ Н 1ОВ М~™М 1 теперь можно определить мощность У, 1 проходящую чЩез сече нив А, Фщцерной минин в режиме приема актенной А1 поля Е~ Н з «' У - — 'ве11е "й 1Б.
(ЫО) Ъ~ й А1 Подставляя в соотношение (5.20) представление (3.17) полей Е , Й в сечении А , получаем т ,!Г„„! 1 У -!Ь ! . Йе~ ~Б *Н 3ЙЬ. 1 ~1 Иопользун вираженив (3.19) для Ь , преобразуем соотноиение ПЪ~п О.21) к следующему виду: !) 1(~,' ~,1-(5, Й,))в !' !Г'„! -1 Для далънейиего преобразования числителя правой части (5.22) воспользуемся снова леммой Лоренца О.П) для полей Е,, Й и Г , Н в полубесяокечном Объеме7 , ограниченном изнутри произвольной поверхностью Ь , полкостью охватывающей антенну А~ (рис. 5.3) й ~И,' Г,)-Ю, й))и-~ ~И,» й1-~Г," й))Б.„„, Подставляя выражения для левой части (5.25) в соотношение (5.22), находим -1 -Ф -Ф ~ь 2 1г' !'-~ !1,1И ° й,1-1В, ° н,1)б 1 п1п * Л.гМ Рис 3 3 К выводу ооотноиения О 23) При определении коэФФициента связи антенн предполагается, что Фидерная линия, соединяющая приемную антенну с нагрузкой„ согласована с атой нагрузкой. Поэтому полагая, что Г = О в выражении Д.Ж), получаем ) 1„ИГ й)-1Г, й))Б) $Т$П а ППЪ 11Ъ П Знал минус и выражении (3.25) показывает, что передаваемая через сеченкв ь, мощкость в рвиимв, когда антенка А~ приемная, направлена в сторону, противоположную от апертуры а~тенин А , т.е.
модуль правой части О.25) еоть не что иное, кан мощность У„~, , поступающая на вход приемной антенны А~, когда антенна А2 - передающая. -~+ -~+Ф вЂ” в Выражение- 1С ! РЕ 3 ) Г "Й .) Йб предотавлявт собой ~1 мощность У , излучаемую антенной А~ В режиме пврвДачи, при условии, что антенна А~ полностью согласована со своей Фидеркой линией. если же антенна не соглаоована с Фндерной линией, то мощность излучения У вычислявтоя следующим образом: $ЮР$ Р =(1- !Г ! 1 — ! С ! Ке1 1Г 'Н'" ~сй, пер~ тп 2 гоп " ).пп тп $! Сравнивая выражения (3.25) и (3.26), находим следующее Ооотвоиение Лля мощности Р , принкмаемой антенной А~ '. пр) ~-!Г-„!' !1,(~Е, Н,1-~Г, НБа~!' „„, пр1 16 РФ1 используя апредвлекие коэффициента связи антенн (1.11), находки для нега с учетоы (5.27) следующее выражение: Р„, [~-~г.„~'1~[,[е, ° Й1-Г, Й,ЬЕ~'„„, ' ° Р - !6Р У дерт дер ~ пера Обратии особов внимание на следующее обстоятельство.
В пра- вой части выражения (5.27) фигурируют поле и мощности антенн А1 и А2Ф определяем е только в ре*иые передачи этих антенн Учитывая что в антеннах беэ потерь мощность, передаваемая через антенну, легко определяется через поле излучения антенны; Р ~ Йе[ [Г,'Й,1<й пер~ ~ ~, 1 ! (5.г9) У~~ - — ке [ [~," Й, 1Б, где 5, к 5 - произвольные эайянутыв поверхности, полностью окру- жающие соответственна антвкну А1 и А~ Получаем следующее выражение для коэффициента связи антенн через поля, излучаемые этими антеннами в режиме передачи (для упрощения эапкои в дальнейшем индексы у коэффициента связи опус- тим): м г „!'и 1„1 1 Г ~,1-~ ~, ~,1) л1 ~ТЪ$Ъ 1ке[ [Г 'Й 1Б Ре[ [6 "н 1Б ! ~а Заыетим, чта используя лемму Лоренца, можно показать, что для взаимной среды коэффициент связи между антеннами не завися~ ат того, является ли антенна А1 передающей, а антенна А~ приемной, или наоборот.
Формула (5.50) является точной для расчета коэффициента связи двух произвольно расположенных относительно друг друга антенн. Единственное ограничение, которое испальзавелссь при выводе (5.50), - это условие отсутствия в антеннах активных потерь к взаимность среды, в которой расположены антенны. Б частности, одна илк обв антенны могут располагаться на летательном аппарате или ином объекте.
Важна талька, чтобы этот объект яе вносил изменений в свойства взаимности среды. Поверхность Б при вычислении интеграла в числителе (5.50) . может быть достаточна произволъной. Необходимми условием являет! . оя лишь ве земкнутоаиь и условие, чтобы в объеме, огрениченном5, располагалась антенна А1, а китенка А~ была внв этого объема. В частности, поверхность 5' кажет совпадать с внешней поверхностью антенны А . Поверхность Б может выбираться и таким образом, чтобы она полностью охватывала антенну А, и кв охватывала -антенну:А1. В этом случае в выражении «5.50) кадо заменить значение коэффициента отражения Г „ Ьт входа антенны А1 на соответствующее значение коэ44ицкента.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
