Програма 5.1

symsvLn; b1=2*pi*Ln;b2=cos(b1);b3= cos(b1*cos(v))-b2;b4=sin(v);

F=b3/b4; Fv=limit(F,Ln,0.1); simplify(Fv);Fv

В результаті отримаємо Fv =-(cos(v)^2 - 1)/sin(v) або F(v)=sin (v), тобто ДС СВ в даному випадку дійсно відповідає ДС ДГ (табл.1.1).

Порівняємо ДС ДГ та СВ - для випадку малих значень Ln

а)

б) в)

Рис. 5.3. ДС в сферичній системі та їх перерізи: ДГ (а);СВ (б); проекції перерізів (в)

В приведених ДС кут vвідраховується від осі OZ, що вказує на представлення ДС в сферичній системі. Видно, що навіть при досить великому значенні Ln (Ln=0.3) ДС СВ незначно відрізняється від ДС ДГ.

5.3. Вибір довжини СВ та коефіцієнт спрямованої дії

Як вказано в табл.5.1 можливі різні модифікації СВ в залежності від довжини. Вибір довжини СВ здійснюється з врахуванням його впливу на покращення показників безпровідної системи зв’язку в цілому. При цьому враховуються такі (рис.5.4,а) основні параметри ДС СВ

а) б)

Рис.5.4. До вибору довжини СВ: основні параметри, що впливають на вибір (а);

особливі значення Ln(б)

В результаті розгляду вказаних складових отримано три значення Ln (рис.5.4,б), які заслуговують на особливу увагу. Враховуючи те, що максимальне значення КСД є визначальним при виборі антени, доцільно використовуати СВ з оптимальним значенням Ln

L_nopt=L_n3=0.625 (5.3)

Розглянемо детальніше отримання значень Ln1…Ln3.

Значення Ln1. Для ГП СВ при малих значеннях Ln, як і для ГП ДГ,характерне поперечне випромінювання (рис.5.3). При подальшому дослідженні представляє інтерес вплив зміни Lnна ДС СВ

а) б)

Рис. 5.5. Комбінована ДС СВ в прямокутній системі: просторова (а); проекція на площину «v-Ln»

В даному випадку кут vвідкладено вздовж осі однієї з осей прямокутної системи, тобто приведені ДС в прямокутній системі.Видно, що при менших значеннях Ln

(5.4)

наявна одна ГП (допускається наявністьБП, але менших ГП), що відповідає поперечному випромінюванню. При подальшому збільшенні Ln ГП розділяється на декілька пелюсток, що приводить до негативних наслідків:рівень поля в кожній пелюстці зменшується;наявність декількох пелюсток погіршує функціонування систем безпровідного зв’язку.Отже, доцільно використовувати СВ, для яких виконується умова (5.3).

Уточнимозначення Ln₁ (5.4) з врахування того (рис.5.3), що воно менше одиниці

а) б)

Рис. 5.6. Комбінована ДС СВ в прямокутній системі приLn≤0.8: просторова (а); проекція на площину «Ln- f(v)»(б)

З приведених ДС (рис.5.6,б) видно, що Ln₁=0.72.

Значення Ln2. Такожвидно (рис.5.6,б), що при виконанні умови

(5.5)

ГП приймає максимальне значення. У випадкувиконання умови Ln>Ln₂крім ГП також наявні БП.Отже, на перший погляд, СВ доцільно використовувати при виконанні умови (5.5). В даному випадку (рис.5.6,б) рівень ГП найбільший, а БП відсутні зовсім. Але наявні (рис.5.4) також інші фактори, які необхідно враховувати при виборі Ln: ШГП та КСД. Подальшийаналіз більш зручно проводити на основі нормованих ДС.

Нормовані ДС. Для поперечного випромінювання СВ,при виконанні умови (5.4), напрям ГП становить v=π/2, а максимальне значення ДС, згідно (5.2,а,приv=π/2) визначається залежністю: 1-сos(2πLn). В результаті отримаємо для нормованих ДС

- за напруженістю поля (5.6,а)

- за кутовою густиною потужності (5.6,б)

Часто використовується півхвильовий вібратор (Ln=0.25)для якого ДС становить

(5.6,в)

Розглянемо далі інші фактори (рис.5.4), що впливають на довжину СВ.

Значення Ln3. Але найбільш вагомим фактором при виборі довжини СВ є КСД

Рис.5.9. Залежність КСД від Ln

Видно, що при збільшенніLnКСД також лінійно збільшується і досягає, практично, максимального значення (D=3.2825) при виконанні умови (5.3)

На основі даних (рис.5.9) визначимо залежність КСД від Ln, як рівняння прямої, що проходить через дві точки

(D_o-D_oa)/(D_ob -D_oa) = (L_n-L_na)/(L_nb -L_na) (5.7)

де D_oa=2.41;D_ob=3.28;L_na=0.5; L_nb=0.625

На основі даних(5.7) отримаємо важливу залежність для СВ

(5.8)

На основі (5.8) отримана графічна залежність

Рис.5.10. Залежність КСД від Ln, отримана на основі співвідношення (5.8)

Таким чином, отриману важливу залежність (5.8) дляДС СВ та її графічне представлення.

Причини виникнення БП. Якщо СВ розмістити (рис.1.хх)вздовж осі OZ (симетрично відносно її початку), для кінця довжини плеча СВ виконується умова

(5.9)

При подачі з фідера в антену гармонічного сигналу та з врахуванням того, що струм на кінцях вібратора рівен нулю, отримаємо розподіл струму в плечах СВ

(5.10)

де: I_a – амплітуда струму; I_n –нормоване значення струму; z_n.

Нижче приведено графічне представлення залежності (5.8)

Рис.5.11. Розподіл струму в СВ при різних значеннях Ln.

Видно, що струм на кінцях пліч СВ завжди рівний нулю, причому при виконанні умови

(5.11)

струм в плечах СВ однополярний, а в іншому випадку – різнополярний. Отже слід очікувати, що ДС СВ також може кардинально змінюватись при наявності різнополярних струмів, розташованих вздовж плеча СВ. Саме наявність різнополярних струмів являється причиною виникнення бокових пелюстків.

5.4. Графічне представлення ДС та визначення ШГП

Спочатку розглянемо ДС на площині.

Нормовані ДС в полярній системі за напруженістю поля. Розглянемо такі ДС для різних значень Ln

Рис.5.12. ДС F(v) для СВ в полярній системі при різних значеннях Ln

Приведені ДС отримані на основі програми 2.1

Дата добавления: 2014-01-04