Acasă | Despre noi | feedback-ul
Modelul directivității antenei este o dependență grafică a intensității câmpului electromagnetic create de antena de la unghiurile de vizualizare din spațiu. Pentru a construi un model de direcție (DD), caracteristicile câmpului sunt măsurate la aceeași distanță suficient de mare față de antena.
ND-urile sunt construite fie în sistemul de coordonate polare, fie în sistemul dreptunghiular (cartezian), care permite o reprezentare mai precisă a NAM-ului îngust.
Valorile de bază ale parametrilor antenei în modul de recepție și transmitere rămân neschimbate, prin urmare, modelul antenei nu depinde de faptul dacă antena este utilizată ca antenă de transmisie sau recepție, adică orice antenă este reversibilă.
Riunok 8.1 - Diagrama de directivitate a antenei în sistemul de coordonate polare.
În Figura 8.1, un exemplu de diagramă de directivitate construit în coordonate polare este dat pentru un exemplu. În această diagramă direcția maximă a semnalului aliniată cu direcția originii unghiurilor antenei de rotație (), iar semnalul maxim este luat ca o unitate, adică în direcția vectorilor razei nu sunt valoarea întârziată a intensității semnalului. ci o cantitate proporțională cu ea (o astfel de diagramă de orientare se numește normalizată).
Figura 1 arată că modelul de radiație are o formă caracteristică a petalei. Petalul care corespunde semnalului maxim (în acest caz) este numit lobul principal al modelului de radiație, iar toți lobii ulteriori sunt numiți lobi laterali. Petalele din gama de unghiuri de la 90 0 ≤ ≤ 270 0 sunt deseori numite spate. Nivelul lobilor laterali este caracterizat de gradul de protecție împotriva interferențelor create de alte surse.
Antenele utilizate la frecvențe ultrahighi au adesea modele atât de direcționale înguste încât reprezentarea lor grafică în sistemul de coordonate polare devine dificilă. În aceste cazuri, diagramele sunt reprezentate într-un sistem de coordonate dreptunghiulare, așezate vertical. și orizontal - unghiul de rotație al antenei. Un exemplu al unei astfel de diagrame este curbele 1 și 2 din Figura 2, construite pentru aceeași antenă ca în Fig.
Figura 8.2 - Diagrama directivității antenei într-un sistem de coordonate dreptunghiular.
În unele cazuri, modelele de radiații nu sunt construite în valori de tensiune relativă. dar în valori relative de putere. Deoarece puterea este proporțională cu pătratul de tensiune, modelul de putere poate fi obținut prin împărțirea cantităților corespunzătoare. În acest mod, în particular, curba 2 din Fig. 2.
După cum arată experiența și calcul, pe proprietățile direcționale ale antenelor corn au un impact mare ca dimensiuni geometrice și forma deschiderii antenei și variația amplitudinii câmpului electromagnetic deasupra găurii (tipul de undă).
Având în vedere dimensiunea deschiderii antenei, intensitatea maximă se obține cu o distribuție uniformă (uniformă) în ea a amplitudinilor câmpului electromagnetic.
Pentru o deschidere radiantă a unei antene rectangulare, modelul de directivitate este dat de:
unde este unghiul format de perpendiculara spre deschiderea antenei si directia specificata;
- dimensiunea liniară a antenei (în același plan în care este definită diagrama);
Proprietățile direcționale ale antenei, pe lângă modelul direcțional, sunt de asemenea caracterizate de factorul de câștig (CG) și factorul de directivitate (CCD).
Coeficientul de antene direcționale D - acesta este un număr care indică de câte ori necesitatea de a crește puterea de radiații este absolut antenă non-direcțional, comparativ cu puterea antenei direcționale pentru a menține o intensitate a câmpului constant la punctul de recepție.
Factorul de direcție nu ia în considerare pierderile de energie introduse în conductoarele antenei, în izolatoare, în obiectele care înconjoară antena și în sol.
Câștigul antenei este egal cu produsul de înmulțire a factorului de efect direcțional cu eficiența:
CU = CPD x EFICIENȚA (2)
La frecvențe de microunde ca antena standard, de multe ori luat un emițător izotrop.
Factorul de câștig al antenei, precum și modelul de direcție, depind de dimensiunile geometrice ale claxonului emis, și anume:
unde este aria efectivă a orificiului radiant al antenei;
# 955; 2 este pătratul lungimii de undă, în aceleași unități ca S.
Raportul dintre suprafața efectivă a orificiului radiant și suprafața geometrică (aria deschiderii cornului) se numește coeficientul de utilizare a suprafeței (TRC) al orificiului radiant sau al deschiderii antenei și este notat cu litera # 947;
Pentru o antenă cu corn, factorul de utilizare a suprafeței este de 0,6-0,8. Valoarea instrumentelor din claxon, mai puțin decât unitatea, se datorează inegalității amplitudinii câmpului în planul H și distorsiunilor de fază ale câmpului în deschidere. Pentru cornul optim, instrumentația este de 0,6. Distorsiunile de fază în deschidere pot fi corectate cu ajutorul unui reflector, în acest caz instrumentația este mărită la 0,8.
Propagarea undelor radio într-un spațiu liber omogen este rectilinie și este însoțită de o scădere a densității fluxului de energie cu o creștere a distanței r printr-o lege exponențială. La proiectarea sistemelor de comunicații, este foarte convenabil să se utilizeze conceptul de "pierdere în timpul propagării unei valuri", adică prin raportul dintre puterea radiată și cea primită. Factorul de pierdere este:
unde sunt factorii de câștig al antenei de recepție și de transmisie.
Atunci când se deplasează de la un mediu la altul undele radio suferă reflexie și refracție (Figura 8.3).
Unghiul de reflexie este egal cu unghiul de incidență, iar unghiul de refracție depinde de proprietățile electrice ale mediului. Unghiul de incidență și unghiul de refracție sunt legate de legea sines:
unde este permitivitatea unuia și a celui de-al doilea mediu, respectiv;
- indicii de refracție ai unuia și celui de-al doilea mediu cu privire la aer.
Figura 8.3 - Reflecția și refracția undelor radio.
Reflecția și refracția schimbă panta frontului, faza valului și amplitudinea. Gradul de reflectare a undelor radio este de obicei estimat prin coeficienți de reflecție, indicând care parte din amplitudinea intensității undei incidentului corespunde cu amplitudinea intensității reflectate a undelor:
Gradul de reflexie depinde de parametrii electrici și suprafața de reflexie, și polarizarea undelor radio.
Bancul este conceput pentru a studia proprietățile oscilațiilor cu microunde în spațiu. Standul include un emițător care generează electromagnetice lungime de undă de 2,5 cm, și un receptor care detectează aceste vibrații și le transformă în milliammeter curentă măsurată. Aspectul standului este prezentat în Figura 8.4.
Transmițătorul este alcătuit dintr-o sursă de alimentare, un generator și o antenă de transmisie. Alimentatorul este amplasat într-o carcasă separată 1. Trei comutatoare și un conector pentru alimentarea generatorului sunt conectate la unul dintre pereții carcasei. Primul comutator pornește alimentarea cu energie electrică. Al doilea - pune tensiunea pe strălucirea generatorului. A treia - tensiunea de alimentare simultan cu rezonatorul și cu reflectorul generatorului.
Ca generator de oscilații în cuptorul cu microunde, se folosește un klystron reflexiv. clistron reflectorizantă este un tub cu vid ultraînaltă, în care puterea de curent continuu este transformată în energie de oscilații de înaltă frecvență prin modularea densității fasciculului de electroni și interacțiunea ulterioară a fluxului modulat la câmpul electromagnetic al rezonatorului.
Figura 8.4 - Stativ pentru studierea proprietăților oscilațiilor cu microunde:
1 - unitate de alimentare, 2 - reflexie, 3 - antenă de transmisie, 4 - antena de recepție, 5 receptor de oscilație, 6 - milliametri.
Klystron-ul reflectorizant constă din următoarele noduri principale (Figura 8.5):
- un pistol de electroni care formează un fascicul de electroni;
- rezonator, în cadrul căruia electronii interacționează cu câmpul de înaltă frecvență;
- reflector, în domeniul căruia se formează un fascicul de electroni cu densitate modulată;
- ieșire de energie, care este un element de comunicare cu calea de înaltă frecvență.
Pentru focalizarea inițială a fasciculului de electroni se utilizează un electrod de focalizare. În acest klystron, electrodul de focalizare este conectat galvanic la catod, adică are același potențial ca și catodul.
Încălzitorul este alimentat cu o tensiune alternativă de 6,3 V.
O tensiune pozitivă de 300 V este aplicată rezonatorului cilostronului.
Rezonatorul din partea centrală are găuri prin care electronii care părăsesc catodul intră în regiune între rezonator și reflector. Aceste găuri sunt acoperite de grile transparente pentru electroni, datorită cărora câmpul de înaltă frecvență din această parte a rezonatorului se dovedește a fi uniform. Regiunea rezonatorului în care fluxul de electroni interacționează cu câmpul de înaltă frecvență al rezonatorului este denumit cavitatea de înaltă frecvență a rezonatorului.
Figura 8.5 - Reprezentarea schematică a cilostrului reflexiv:
1 - catod; 2 - electrodul de focalizare; 3 - producția de energie; 4 - rezonator; 5 - decalaj de frecvență înaltă; 6 - grilă de rezonator; 7 - reflector; 8 - fluxul de electroni; 9 - încălzitor (filament).
Tensiunea reflectorului klystron este negativă, relativ la catod, valoare care este de 70 V. În câmpul reflectorului, electronii sunt decelerați și revin la spațiul de rezonanță.
Excitarea oscilațiilor în klystronul reflexiv poate fi explicată după cum urmează. Fluxul de electroni accelerat de o tensiune constantă de rezonator se încadrează în decalajul de frecvență înaltă, unde acesta este modulat în viteză de câmpul de rezonanță. Câmpul de înaltă frecvență al rezonatorului accelerează electronii în timpul unei jumătăți de ciclu, încetinește cealaltă jumătate, iar când câmpul cu frecvență înaltă schimbă semn, electronii practic nu schimbă viteza. Fluxul de electroni modulate cu viteză intră în regiunea dintre rezonator și reflector, unde se formează modularea fluxului de electroni în viteză, care conduce la modularea sa în clustere de densitate-electron.
Când intrăm în spațiul dintre rezonator, fasciculele de electroni fie dau energia lor câmpului de rezonanță, fie o primesc din câmpul de rezonator. Generarea în klystron va continua dacă grupurile de electroni intră în câmpul rezonatorului în momentul în care câmpul cu frecvență înaltă este inhibitor pentru ele și generația eșuează atunci când câmpul accelerează în momentul loviturii clusterelor. Prin schimbarea timpului de zbor al electronilor în regiunea reflectorului, se poate regla fie klystron-ul în modul de generare, fie se întrerupe generarea. Aceasta se face prin schimbarea tensiunii pe reflector.
Ca antena de recepție și de emisie, este utilizată o antenă tip "corn piramidal". Aspectul antenei este prezentat în Figura 8.6.
Figura 8.6 - Corn piramidal.
Pentru o mai bună reprezentare a radiației și recepția acestui tip de antenă, să luăm în considerare distribuția câmpurilor electrice și magnetice în antenă. Structura câmpului în planurile E și H ale cornului piramidal este prezentată în Figura 8.7.
Figura 8.7 - Structura câmpului în planurile E și H ale cornului piramidal.
Receptorul (Figura 8.4) este montat pe un ghid de undă dreptunghiular. La un capăt al ghidului de undă, o antena cu corn piramidal este lipită. La celălalt capăt al ghidului de undă există o bucșă, în interiorul căreia este amplasată vertical o diodă de siliciu de tip DK-S7M.
Capătul diodei este fixat la capătul diodei din bucșă, iar capătul său inferior intră în soclu, izolat de ghidul de undă. Dioda are capacitatea de a se deplasa vertical pentru a regla receptorul. Un cablu monobloc protejat este conectat la priza și la priza de cărbune lipită de ghidul de undă. Capătul liber al cablului este conectat la terminalele miliammetrului.
Capătul ghidului de undă este închis de un dop de potrivire (un piston metalic) fixat cu un șurub de sus. Configurarea receptorului cu ajutorul unui dop de potrivire este efectuată de producătorul standului. Ghidul de undă este fixat pe suportul care este montat pe suport. Un receptor cu antenă cu corn poate să se deplaseze orice distanță de la emițător și să se rotească cu suportul în jurul axei orizontale.