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) |
Задачи теории антенн и распространения радиоволн
Основные задачи теории антенн можно разделить на два класса -задачи анализа и задачи проектирования, причем и те, и другие, как правило, решаются применительно к передающему режиму. В конструктивном отношении антенны представляют собой устройства или сооружения, выполненные в общем случае из металла, диэлектрика (магнитодиэлектрика) и характеризуются размерами, выраженными обычно в длинах волн. Если геометрия антенны полностью известна и известны электрические параметры образующих ее проводников и диэлектриков, то задача анализа заключается в нахождении электрических характеристик антенны. Эта задача, в свою очередь, сводится к определению электромагнитного поля во всех точках пространства, окружающего антенну, что позволяет в конечном счете получать такие основные характеристики, как диаграмма направленности, входное сопротивление (или уровень согласования антенны с питающим фидером) и др. Задача анализа решается исходя из следующих условий: искомые поля должны удовлетворять уравнениям Максвелла, граничным условиям на поверхности раздела при переходе из одной среды в другую и условиям излучения (поле на большом расстоянии от антенны должно представлять расходящуюся бегущую волну, амплитуда которой с увеличением расстояния убывает как 1/r). В подобной строгой постановке решение задачи анализа встречает серьезные математические трудности и получено в настоящее время только для некоторых частных случаев. Более распространены приближенные методы решения задач анализа, согласно которым расчет антенн разделяется на две части: «внутреннюю» задачу и «внешнюю» задачу. Внутренняя задача состоит в определении токов в антенне (реальных или эквивалентных). Внешняя задача заключается в том, что по известному распределению токов определяется поле излучения антенны, при этом широко используется метод суперпозиции, сводящийся к разбиению антенны на элементарные излучатели (элементарный электрический вибратор, элементарный магнитный вибратор или элемент Гюйгенса) и последующему суммированию их полей.
Задачей проектирования является нахождение геометрических размеров конструкции, обеспечивающей требуемые электрические характеристики. Важным вопросом в процессе проектирования является выбор типа (или структуры) антенны. Если тип антенны заранее не оговорен, то выбор его на этапе структурной оптимизации обычно проводится путем сравнения нескольких разновидностей антенн на основе опыта предшествующих разработок. При традиционном проектировании после выбора типа антенны расчет ее ведется методом последовательных приближений, т.е. путем изменения параметров - размеров антенны и ее элементов (этап параметрической оптимизации) и сравнения электрических характеристик с требуемыми. Современное состояние теории антенн позволяет в некоторых случаях, минуя этап параметрической оптимизации, основанный на многократном переборе параметров, непосредственно, путем некоторой однократной процедуры связать электрические характеристики, в частности форму ДН, и геометрические параметры антенн, т.е. решить задачу синтеза антенн. Известны две постановки задачи синтеза: классическая задача синтеза и задача конструктивного синтеза. Первая из них заключается в отыскании амплитудно-фазового распределения тока (или поля), соответствующего заданным электрическим характеристикам. При решении этой задачи тип антенны особого значения не имеет, достаточно, чтобы была известна форма излучающей части антенны. Решение классической задачи синтеза еще не позволяет определить конструкцию антенны, которая воспроизводит найденное распределение тока. Задача конструктивного синтеза сводится к определению полной геометрии антенны по заданным электрическим характеристикам, причем исходным параметром при решении этой задачи обычно является амплитудно-фазовое распределение, найденное в результате решения классической задачи синтеза. С теоретической точки зрения задача конструктивного синтеза существенно сложнее, чем классическая задача синтеза, поэтому часто ее приходится решать приближенно. Однако для некоторых типов антенн разработана строгая теория конструктивного синтеза; отдельные вопросы этой теории будут рассмотрены при изложении конкретных типов антенн.
Решение основных задач теории антенн, особенно в строгой постановке, требует, как правило, применения ЭВМ. При этом ЭВМ используются в качестве расчетного инструмента не только для быстрого получения характеристик исследуемых антенн, но и для ускорения и повышения качества проектирования антенно-фидерных устройств, что достигается применением систем автоматизированного проектирования (САПР). Из всего многообразия вопросов, рассматриваемых в теории распространения радиоволн, можно выделить три основные задачи применительно к работе систем радиосвязи, радиовещания и телевидения: 1)изучение электромагнитных свойств реальных сред, в которых радиоволны свободно распространяются на линиях Земля - Земля и Земля - космический аппарат. Именно от этих свойств зависят условия распространения; 2)изучение законов свободного распространения радиоволн вдоль земной поверхности, в атмосфере и космическом пространстве. Здесь закладывается общая теоретическая база для расчета и проектирования конкретных радиолиний; 3) с инженерными методами расчета условий распространения радиоволн различных диапазонов применительно к системам связи, вещания и телевидения.
Дата добавления: 2015-03-29; Просмотров: 3178; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |