КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Интерференционный формулы. Интерференционный множитель
Интерференционное поле.
Приведем основные характеристики поля излучателей радиоволн антенн в свободном пространстве и введем наиболее важные параметры антенн. Простейшой антеной является элементарный диполь. Напряжонности поля диполя в дальней зоне равны , (1) . (2) Отношение напряженности поля E к H равно волновому сопротивлению . (3) Усредненный за период вектор плотности потока энергии излучения направлен радиально и равен , (4) где – эдиничный вектор. Из этой формулы видно, что электромагнитная энергия излучается направленно. Поперечный характер поля и направленность излучения – свойства, присущие полям любых антенн. Антенн, излучающих равномерно во все стороны, не существует. При этом параметром, характеризующим направленные свойства антенн, служит так называемый коэффициент направленного действия – сокращенно КНД (далее обозначаемый буквой D). Пусть – плотность потока энергии, – амплитуда напряженности поля, создаваемые направленно антенной в некотором напрвлении на фиксированном расстоянии r, а – плотность потока энергии и – амплитуда напряженности поля изотропного излучателя на расстоянии r, с тойже мощьностью излучения , что и у направленной антенны. Тогда по определению . (5) Для изотропного излучателя плотность потока энергии рис. 1 будет , (6) где – амплитуда напряжённости магнитного поля, откуда . (7) Рисунок 1 – К вычислению плотности потока энергии изотропного излучателя.
Учитывая (5) амплитуда напряжённости поля направленой антенны равна . (8) Выражение (5) можно представить в виде , (9) где– амплитуда напряжённости поля направленной антенны на расстоянии r – КНД в направлении максимального излучения,
– нормированная характеристика направленности антенны, – координатные углы в сферической системе координат, полярная ось которой совпадает с направлением максимума излучения, так что . График функции для какого-либо фиксированного значения называется диаграммой направленности антенны. Пример диаграммы направленности на рис. 2. Рисунок 2 – Диаграмма направленности в полярных координатах
Наряду с КНД существует и другой параметр, который одновременно характеризует направленные свойства антенны и ее коэффициент полезного действия. Это – так называемый коэффициент усиления G. Поскольку вследствие потерь в антенне меньше, чем мощьность P, которая подводится ко входу антенны, то коэффициент полезного действия антенны будет . (10) Подставив в формулу (8) вместо произведение получаем . (11) Величина (12) и называется коэффициентом усиления антенны. Следовательно вместо (8) можно написать . (13) Пусть поле в свободном пространстве известно. Требуется найти поле того же излучателя, поднятого над поверхностью земли. Если к примеру интересует поле только в вертикальной плоскости, проходящей через направление максимума излучения, то характеристика направлености излучателя является функцией только , т.е. , (14) Согласно изложенному выше, поле излучателя, поднятого над землей, которую будем считать гладкой и плоской, можно найти как результат наложения поля прямой волны Еп и поля Еотр волны отраженной, от земли, , (15) где поле отраженной волны равно , (16) Под подразумевается либо , либо , – напряженность поля отраженной от земли волны, которая в то же время может рассматриваться как напряженность поля волны, исходящей из воображаемого излучателя, являющегося зеркальным изображением реального излучателя рис. 3. Рисунок 3 – Ориентация векторов напряжённости поля прямой, падающей и отражённой волны.
, (17) а поле отраженной волны (18) Положим , где h – высота поднятого излучателя над поверхностью земли. Тогда можно считать (19) В фазовом множителе таких пренебрежений делать нельзя, так как при изменении r на величину длины волны этот множитель может сильно измениться. Однако при выполнении условия лучи волн можно приближенно считать паралельными. Тогда (20) Разность хода лучей равна , (21) где угол – угол возвышения. Соответственно при этом можем полагать, что угол скольжения равен углу возвышения . Рассмотрим случай когда лучи можно считать параллельными. Рис. 4. Рисунок 4 – Ориентация направлений расспространения всех трех волн и максимума излучения антены. Рисунок 5 – К расчетуразности хода лучей
. (22) Поскольку , то (23) и разность ходя лучей в действиетльности равна (24) Сравнивая (23) и (24) мы видим, что эти выражения отличаются на величину . (25) Следовательно лучи можно считать паралельными, если величина значительно меньше половины длинны волны, т.е. если точка наблюдения находится на расстояниях, удовлетворяющих неравенству . (26) Приняв во внимание (20) получим . (27) Множитель в квадратных скобках называется интерференционным множителем, этот множитель определяет собой результат интерференции прямого и отраженного лучей. (28) Выразив и через углы возвышения рис. можно характеристику направленности антенны при учёте влияния земли представить в виде , Для слабо направленных антенн в силу того, что в широком интервале углов и справедливо приближённое равенство , интерференционный множитель практически не зависит от характеристики направленности антенны в этом интервале углов и . Для слабонаправленных антенн интерференционный множитель определяет характеристику направленности, и зависит от коэффициента отражения и от отношения . Это отношение определяет лепестковый характер диаграммы напрвленности антенны, поднятой над поверхностью земли. Максимумы модуля интерференционного множителя равны , а минимумы .
Дата добавления: 2014-01-20; Просмотров: 4871; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |