Распределение полей в прямоугольном волноводе.

В результате интерференции в прямоугольном волноводе наблюдается распределение полей периодического характера.

Рис.32.

Если домножить последую формулу на частоту, получим

При интерференции волн, для которых вектор H располагается в плоскости рисунка в прямоугольном волноводе образуется волна H₀₁. Она состоит из петель магнитного поля, равномерно распределенных вдоль X, а также начинающегося и заканчивающегося на стенках электрического поля. При наклонном падении волны длинна волны в волноводе изменяется ( ). По точно такой же зависимости изменяется скорость. Условием распространения волны является неравенство , при этом , а .  характеризует распространение фазы, которая энергию не переносит.

Скорость переноса энергии называется групповой , таким образом .

Индексы m и n характеризуют распределение магнитного поля в поперечной плоскости. Индекс m характеризует количество стоячих полуволн, укладывающихся вдоль X на расстоянии а. индекс n - количество стоячих полуволн, укладывающихся вдоль Y на расстоянии b. Индексы m и n могут быть только целочисленными.

Под действием виртуальных зарядов, образующихся на стенках прямоугольного волновода появляются поперечные и продольные токи проводимости, которые приводят к увеличению волнового сопротивления.

 , ( )

В стандартных прямоугольных волноводах выполняется соотношение: .

Антенны.

Лекция.

7. АЧХ антенны. АЧХ антенны – это зависимость напряженности электрического поля в главном направлении от частоты при неизменной мощности на входе.

Рис.

1 – АЧХ, соответствующая узкополосным антеннам (антенна типа диполь); 2 – АЧХ, соответствующая широкополосным антеннам (например, поверхностные антенны); 3 – АЧХ, соответствующая сверхширокополосным или частотно-независимым антеннам (например, логопериодическая антенна).

8. Коэффициент направленного действия (КНД, D).  КНД – отношение квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в данном направлении, к среднему (по всем направлениям) квадрату напряженности поля.

 (По сути, сравнение мощностей).

КНД существует для плоскостей E и H, значение  и  могут отличаться, результирующий КНД будет вычисляться как среднегеометрическое . КНД сравнивает данную антенну с изотропной (показывает выигрыш) без учета КПД.

9. Коэффициент усиления антенны (G, КУ, ). КУ – отношение мощности, подводимой к данной антенне, к мощности, подводимой к ненаправленной антенне, при условии поучения одинаковой напряженности поля в данной точке пространства.

Рис.

Коэффициент усиления – это тоже самое, что КНД, но с учетом КПД.

10. Шумовая температура. Эта характеристика является дополнительным свойством приемных антенн. Причиной шумов являются объекты на земле и в космосе, помехи на пути приема сигнала (ветки деревьев), электромагнитное излучение (ЭМИ) вызванное деятельностью человека, элементы самой антенны (антенна является проводником с температурой выше 0 К, антенна может быть выполнена из разнородных материалов и так далее). Шумовая температура измеряется в Кельвинах [К] и соответствует температуре резистора, который создавал бы такой же уровень шума на входных зажимах.

При использовании параболической антенны диаметром 90 см в диапазоне Кu (телевизионный спутниковый диапазон) при угле эливации 30° шумовая температура составит порядка 30 К.

Излучение антенны типа диполь (линейный симметричный вибратор, ЛСВ).

ЛСВ – проводник, в середину которого вводится ЭДС, причем длинна проводника сравнима с длинной волны, а диаметр много меньше.

Рис.

l – длина плеча, при этом  и .

Условие  исключает из рассмотрения излучения с поверхности, то есть диполь является линейным излучателем.

Рис.

Выделим симметричные элементы на двух плечах. Можно считать, что между ними существует распределенная емкость. При включении генератора по проводнику будет протекать ток проводимости, а по распределенным емкостям ток смещения. Вышеуказанные токи замыкаются через генератор. Распределенные токи подчиняются уравнению Максвелла. Токи, протекающие непосредственно по плечам попадают под условия  и . Токи, протекающие в пространстве около плечей занимают некоторый объем. Следовательно, не удовлетворяют условию  и в расчетах не участвуют.

В соответствии с уравнениями Максвелла около протекающих токов будет образовываться замкнутое магнитное поле, порождающее замкнутое электрическое поле.

Выводы: описанное электромагнитное поле является излучением антенны типа диполь. Плоскость, в которой располагается электрическое поле называется Е-плоскость, а перпендикулярное к ней – H -плоскость.

⇐ Предыдущая12345Следующая ⇒

Поделиться: