Smanjenje nivoa bočnih režnjeva zrcalnih antena pozicioniranjem metalnih traka u otvor blende

Akiki D, Biayneh V., Nassar E., Harmush A,

Univerzitet Notre Dame, Tripoli, Liban

Uvod

U svijetu sve veće mobilnosti, postoji sve veća potreba za ljudima da se povežu i pristupe informacijama, bez obzira na to gdje se informacije nalaze ili pojedinac. Iz ovih razmatranja, nemoguće je poreći da je telekomunikacija, odnosno prijenos signala na udaljenosti, hitna potreba. Zahtjevi da bežični komunikacijski sistemi budu tako savršeni i sveprisutni znače da je potrebno razvijati sve efikasnije sisteme. Prilikom poboljšanja sistema, glavni početni korak je poboljšanje antena, koje su glavni element sadašnjih i budućih sistema. bežičnu komunikaciju. U ovoj fazi, poboljšanjem kvaliteta parametara antene shvatićemo smanjenje nivoa njenih bočnih režnjeva njenog dijagrama zračenja. Smanjenje nivoa bočnih režnjeva, naravno, ne bi trebalo da utiče na glavni režanj dijagrama. Smanjenje nivoa bočni režanj poželjno jer za antene koje se koriste kao prijemnici, bočni režnjevi čine sistem ranjivijim na lutajuće signale. Kod predajnih antena, bočni režnjevi smanjuju sigurnost informacija, jer signal može primiti neželjena strana koja prima signal. Glavna poteškoća je u tome što što je viši nivo bočnog režnja, to je veća verovatnoća interferencije u pravcu bočnog režnja sa najvišim nivoom. Osim toga, povećanje nivoa bočnih režnjeva znači da se snaga signala nepotrebno raspršuje. Urađeno je mnogo istraživanja (pogledajte, na primjer, ), ali svrha ovog članka je revidirati metodu „pozicioniranja trake“, koja se pokazala jednostavnom, efikasnom i jeftinom. Bilo koja parabolična antena

može se razviti ili čak modificirati korištenjem ove metode (slika 1) kako bi se smanjile smetnje između antena.

Međutim, provodne trake moraju biti vrlo precizno pozicionirane kako bi se postigla redukcija bočnih režnja. U ovom radu eksperimentalno je testirana metoda "pozicioniranja trake".

Opis zadatka

Problem je formuliran na sljedeći način. Za određenu paraboličnu antenu (slika 1) potrebno je smanjiti nivo prvog bočnog režnja. Dijagram zračenja antene nije ništa drugo do Fourierova transformacija funkcije pobude otvora antene.

Na sl. Slika 2 prikazuje dva dijagrama parabolične antene - bez pruga (puna linija) i sa prugama (linija prikazana sa *), ilustrujući činjenicu da kada se koriste pruge, nivo prvog bočnog režnja opada, međutim nivo glavni režanj se također smanjuje, a nivo mijenja i preostale latice. Ovo pokazuje da je položaj pruga vrlo kritičan. Potrebno je postaviti trake na način da se širina glavnog režnja pri pola snage ili pojačanje antene ne mijenja primjetno. Nivo stražnjeg režnja se također ne bi trebao primjetno mijenjati. Povećanje nivoa preostalih latica nije toliko značajno, jer je nivo ovih latica obično mnogo lakše smanjiti nego nivo prvih bočnih režnjeva. Međutim, ovo povećanje bi trebalo biti umjereno. Podsetimo se i da je Sl. 2 je ilustrativna.

Iz gore navedenih razloga, kada se koristi metoda "pozicioniranja trake", mora se imati na umu sljedeće: trake moraju biti metalne kako bi u potpunosti reflektirale električno polje. U ovom slučaju, položaj pruga se može jasno odrediti. Trenutno, mjerenja nivoa bočnih režnja

Rice. 2. Shema zračenja antene bez pruga (puna)

i sa prugama (

Rice. 3. Teorijski normalizovani dijagram zračenja u dB

koriste se dvije metode - teorijska i eksperimentalna. Obje metode se međusobno nadopunjuju, ali budući da se naši dokazi zasnivaju na usporedbi eksperimentalnih dijagrama antena bez kvarova i sa prugama, u ovom slučaju ćemo koristiti eksperimentalnu metodu.

A. Teorijska metoda. Ova metoda se sastoji od:

Pronalaženje teoretskog uzorka zračenja (RP) antene koja se testira,

Mjerenja bočnih režnjeva ovog uzorka.

Obrazac se može uzeti iz tehničke dokumentacije antene, ili se može izračunati, na primjer, korištenjem programa Ma1!ab ili korištenjem bilo kojeg drugog prikladnog programa koristeći poznate odnose za polje.

Kao testirana antena korišćena je zrcalna parabolična antena P2P-23-YHA. Teorijska vrijednost DP-a je dobivena korištenjem formule za kružni otvor s ravnomjernom pobudom:

]ka2E0e íkg Jl (ka 8Ípv)

Mjerenja i proračuni su obavljeni u E-ravni. Na sl. Slika 3 prikazuje normalizovani obrazac zračenja u polarnom koordinatnom sistemu.

B. Eksperimentalna metoda. U eksperimentalnoj metodi moraju se koristiti dvije antene:

Prijemna antena koja se testira,

Predajna antena.

Šablon testirane antene se određuje rotiranjem i fiksiranjem nivoa polja sa potrebnom tačnošću. Da bi se poboljšala tačnost, poželjno je očitavanje izvršiti u decibelima.

B. Podešavanje nivoa bočnih režnjeva. Po definiciji, prve bočne latice su one najbliže glavnoj latici. Da bi se fiksirao njihov položaj, potrebno je izmjeriti ugao u stupnjevima ili radijanima između smjera glavnog zračenja i smjera maksimalnog zračenja prvog lijevog ili desnog režnja. Smjerovi lijevog i desnog bočnog režnja trebali bi biti isti zbog simetrije uzorka, ali u eksperimentalnom uzorku to možda nije slučaj. Zatim morate odrediti i širinu bočnih režnja. Može se definirati kao razlika između nula uzorka lijevo i desno od bočnog režnja. I ovdje treba očekivati ​​simetriju, ali samo teoretski. Na sl. Na slici 5 prikazani su eksperimentalni podaci za određivanje parametara bočnog režnja.

Kao rezultat serije mjerenja, određen je položaj traka za P2P-23-YXA antenu, koji su određeni rastojanjem (1,20-1,36)^ od ose simetrije antene do trake.

Nakon određivanja parametara bočnih režnja, određuje se položaj pruga. Odgovarajući proračuni se izvode i za teorijske i za eksperimentalne obrasce koristeći istu metodu, opisanu u nastavku i ilustrovanu na Sl. 6.

Konstanta d - udaljenost od ose simetrije paraboličke antene do trake koja se nalazi na površini otvora paraboličkog ogledala, određena je sljedećim odnosom:

„ d<Ф = ъ,

gdje je d eksperimentalno izmjerena udaljenost od tačke simetrije na površini ogledala do trake (slika 5); 0 - ugao između smjera glavnog zračenja i smjera maksimuma bočnog režnja pronađenog eksperimentalno.

Raspon C vrijednosti se nalazi relacijom: c! = O/dv

za vrijednosti 0 koje odgovaraju početku i kraju bočnog režnja (koje odgovaraju nulama uzorka).

Nakon određivanja raspona C, ovaj raspon se dijeli na veći broj vrijednosti, od kojih se eksperimentalno bira optimalna vrijednost

Rice. 4. Eksperimentalna postavka

Rice. 5. Eksperimentalno određivanje parametara bočnog režnja Sl. 6. Metoda pozicioniranja trake

rezultate

Testirano je nekoliko pozicija traka. Prilikom pomicanja traka od glavnog režnja, ali unutar pronađenog raspona C, rezultati su se poboljšali. Na sl. Na slici 7 prikazana su dva uzorka bez pruga i sa prugama, pokazujući jasno smanjenje nivoa bočnih režnjeva.

U tabeli U tabeli 1 prikazani su uporedni parametri uzorka u pogledu nivoa bočnih režnjeva, usmjerenosti i širine glavnog režnja.

Zaključak

Smanjenje nivoa bočnih režnjeva kod upotrebe traka - za 23 dB (nivo bočnih režnjeva antene bez traka -

12,43 dB). Širina glavne latice ostaje gotovo nepromijenjena. Metoda o kojoj se raspravlja je vrlo fleksibilna, jer se može primijeniti na bilo koju antenu.

Međutim, određenu poteškoću predstavlja utjecaj višeputnih izobličenja povezanih s utjecajem zemlje i okolnih objekata na obrazac, što dovodi do promjene nivoa bočnih režnjeva do 22 dB.

Metoda o kojoj se govori je jednostavna, jeftina i može se završiti u kratkom vremenu. U nastavku ćemo pokušati dodati dodatne trake na različitim pozicijama i ispitati upijajuće trake. Osim toga, radit će se na teorijskoj analizi problema primjenom metode geometrijske teorije difrakcije.

Shema zračenja dalekog polja antene P2F-23-NXA linearna magnituda - polarni dijagram

Rice. 7. DN antena P2F-23-NXA bez traka i sa prugama

Parametri za poređenje antene

Nivo bočnog režnja

Teorijski obrazac (program Ma11a) obrazac prema tehničkoj dokumentaciji 18 dB 15 dB

Izmjereni uzorak bez pruga 12,43 dB

Mjerni uzorak sa prugama Sa višestrukim putem

Širina glavnog režnja u stepenima D D, dB

Teorijski DN (program Ma^ab) 16,161,45 22,07

DN za tehničku dokumentaciju 16.161,45 22.07

Mjerena šara bez pruga 14.210.475 23.23

Mjerena šara sa prugama 14.210.475 23.23

Književnost

1. Balanis. C Teorija antene. 3rd Ed. Wiley 2005.

2. IEEE standardne procedure testiranja za antene IEEE Std. 149 - 1965.

3. http://www.thefreedictionary.com/lobe

4. Searle AD., Humphrey AT. Dizajn antene sa niskim bočnim reflektorom. Antene i propagacija, Deseta međunarodna konferencija o (Conf. Publ. No. 436) Svezak 1, 14-17. april 1997. Strana(i):17 - 20 vol.1. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

5. Schrank H. Niskobočne reflektorske antene. Antennas and Propagation Society Newsletter, IEEE tom 27, izdanje 2, april 1985. Strana(e):5 - 16. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Smanjenje nivoa bočnog režnja poboljšanjem oblika podupirača. Antene i propagacija, IEEE transakcije na tom 32, izdanje 7, jul 1984. Strana(e):698 - 705. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

7. D. C Jenn i W. V. T. Rusch. „Dizajn reflektora sa niskim bočnim režnjem koristeći otporne površine“, u IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int. Symp. Dig., vol. Mogao bih

1990, str. 152. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

8. D. C Jenn i W. V. T. Rusch. "Sinteza i dizajn reflektora s niskim bočnim režama pomoću otpornih površina", IEEE Trans. Antene Propagat., vol. 39, str. 1372, sept.

1991. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

9. Monk A.D. i Cjamlcoals P.J.B. Adaptivna nulformacija sa rekonfigurabilnom reflektorskom antenom, IEEE Proc. H, 1995, 142, (3), str. 220-224. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Bočna redukcija paraboličnog reflektora s pomoćnim reflektorima. Antene i propagacija, IEEE transakcije uključene. Svezak 35, izdanje 12, decembar 1987. Strana(i):1367-1374. Preuzeto 26. januara 2008. iz IEEE baza podataka.

Za potiskivanje zahtjeva iz bočnih režnjeva koristi se razlika u energetskim razinama zračenja glavnog i bočnih režnjeva.

1.2.1. Potiskivanje zahtjeva sa bočnih režnjeva dijagrama smjera kontrolnih tornjeva vrši se korištenjem tzv. tropulsnog sistema (vidi sliku 2*).

Rice. 2 Suzbijanje zahtjeva iz DRL bočnih režnjeva pomoću sistema s tri impulsa

Dvama zahtjevnim kodnim impulsima P1 i RZ koje emituje usmjerena radarska antena, dodaje se treći impuls P2 (puls potiskivanja) koji emituje posebna omnidirekciona antena (antena za potiskivanje). Impuls potiskivanja vremena kasni 2 μs od prvog impulsa koda zahtjeva. Energetski nivo zračenja antene za potiskivanje je odabran na način da je na prijemnim mestima nivo potisnog signala očigledno veći od nivoa signala koje emituju bočni režnjevi i manji od nivoa signala koje emituje glavni režanj .

Transponder upoređuje amplitude kodnih impulsa P1, RZ i potisnog impulsa P2. Kada je upitni kod primljen u smjeru bočnog režnja, kada je nivo signala potiskivanja jednak ili veći od nivoa signala koda ispitivanja, ne daje se odgovor. Odgovor se vrši samo kada je nivo P1, RZ veći od nivoa P2 za 9 dB ili više.

1.2.2. Potiskivanje zahtjeva sa bočnih režnjeva radarskog obrasca za slijetanje vrši se u BPS bloku, koji implementira metodu potiskivanja s plutajućim pragom (vidi sliku 3).

Sl.3 Prijem paketa signala odgovora
kada se koristi sistem za suzbijanje sa plivajućim pragom

Ova metoda se sastoji u činjenici da se u BPS, koristeći inercijski sistem za praćenje, nivo signala primljenih iz glavnog režnja uzorka zračenja pohranjuje u obliku napona. Dio ovog napona, koji odgovara datom nivou koji premašuje nivo bočnih signala, postavlja se kao prag na izlazu pojačala i pri sljedećem zračenju odgovor se daje tek kada signali zahtjeva pređu vrijednost ovog praga. . Ovaj napon se prilagođava u narednim zračenjima.

1.3. Struktura signala odgovora

Signal odgovora, koji sadrži bilo koju riječ informacije, sastoji se od koordinatnog koda, ključnog koda i informacijskog koda (vidi sliku 4a*).

Slika 4. Struktura koda odgovora

Koordinatni kod je dvopulsni, njegova struktura je različita za svaku riječ informacije (vidi sliku 4b,c*).

Kôd ključa je troimpulsni, njegova struktura je različita za svaku riječ informacije (vidi sliku 4b,c*).

Informacijski kod sadrži 40 impulsa, koji čine 20 bitova binarnog koda. Svako pražnjenje (vidi sliku 4a, d) sadrži dva impulsa na razmaku od 160 μs. Interval između impulsa jednog pražnjenja ispunjen je impulsima drugih pražnjenja. Svaki bit nosi binarne informacije: znak “1” ili znak “0”. U transponderu SO-69, metoda aktivne pauze se koristi za prijenos dva simbola; simbol "0" se prenosi s impulsom odgođenim za 4 μs u odnosu na trenutak u kojem bi impuls koji označava simbol "1" bio preneseno. Dvije moguće pozicije impulsa za svaku cifru (“1” ili “0”) prikazane su križićima. Pretpostavlja se da je vremenski interval između dva simbola “1” (ili “0”), koji slijede jedan za drugim, 8 µs. Stoga će interval između uzastopnih simbola “1” i “0” biti 12 µs, a ako iza simbola “0” slijedi simbol “1”, tada će interval između impulsa biti 4 µs.

Prvi bit prenosi jedan impuls, koji predstavlja jedinicu ako kasni 4 µs i nulu ako je odgođen za 8 µs. Drugi bit također prenosi jedan impuls, koji je 2 ako kasni 4 µs u odnosu na prethodni bit, nula ako je odgođen za 8 µs. Treća znamenka prenosi 4 i 0, također ovisno o njihovoj poziciji, 4. znamenka prenosi 8 i 0.

Tako se, na primjer, broj 6 prenosi kao broj 0110 u binarnoj notaciji, odnosno kao zbir 0+2+4+0 (vidi sliku 1)

Informacija koja se prenosi za 160 μs se prenosi drugi put u narednih 160 μs, što značajno povećava otpornost na buku prijenosa informacija.

Širina uzorka (glavni režanj) određuje stupanj koncentracije emitirane elektromagnetne energije.

Širina uzorka je ugao između dva pravca i unutar glavnog režnja, u kojem je amplituda jačine elektromagnetnog polja nivo od 0,707 od maksimalne vrednosti (ili nivo od 0,5 od maksimalne vrednosti gustine snage).

Širina uzorka je označena na sljedeći način: 2θ 0,5 je širina uzorka u smislu snage na nivou od 0,5; 2θ 0,707 - širina uzorka prema intenzitetu na nivou od 0,707.

Indeks E ili H prikazan iznad označava širinu uzorka u odgovarajućoj ravni: , . Nivo snage od 0,5 odgovara nivou jačine polja od 0,707 ili nivou od 3 dB na logaritamskoj skali:

Širina snopa iste antene, predstavljena jačinom polja, snagom ili logaritamskom skalom i izmjerena na odgovarajućim nivoima, bit će ista:

Eksperimentalno, širina uzorka može se lako pronaći iz grafa uzorka prikazanog u jednom ili drugom koordinatnom sistemu, na primjer, kao što je prikazano na slici.

Nivo bočnih režnjeva uzorka određuje stepen lažnog zračenja elektromagnetnog polja antene. Utiče na tajnost rada radio-tehničkog uređaja i kvalitet elektromagnetne kompatibilnosti sa obližnjim radioelektronskim sistemima.

Relativni nivo bočnog režnja je omjer amplitude jačine polja u smjeru maksimuma bočnog režnja i amplitude jačine polja u smjeru maksimuma glavnog režnja:

U praksi se ovaj nivo izražava u apsolutnim jedinicama, odnosno u decibelima. Najveći interes je nivo prvog bočnog režnja. Ponekad djeluju s prosječnim nivoom bočnih režnjeva.

4. Koeficijent usmjerenja i pojačanje predajne antene.

Koeficijent usmjerenosti kvantitativno karakterizira svojstva usmjerenosti stvarnih antena u poređenju sa referentnom antenom, koja je potpuno omnidirekcioni (izotropni) emiter sa sfernim uzorkom:

Faktor efikasnosti je broj koji pokazuje koliko je puta gustina fluksa snage P(θ,φ) stvarne (usmjerene) antene veća od gustine fluksa snage

PE (θ,φ) referentne (omnidirekcione) antene za isti pravac i na istoj udaljenosti, pod uslovom da su snage zračenja antena iste:

Uzimajući u obzir (1) možemo dobiti:

gdje je D 0 usmjerenost u smjeru maksimalnog zračenja.

U praksi, kada se govori o efikasnosti antene, mislimo na vrijednost koja je u potpunosti određena dijagramom zračenja antene:

U inženjerskim proračunima koristi se približna empirijska formula koja povezuje faktor usmjerenosti sa širinom dijagrama antene u glavnim ravnima:

Budući da je u praksi teško odrediti snagu zračenja antene (a još više ispuniti uslov jednakosti snaga zračenja referentne i stvarne antene), uvodi se koncept pojačanja antene, koji uzima u obzir ne samo svojstva fokusiranja antene, ali i njenu sposobnost pretvaranja jedne vrste energije u drugu.

To se izražava u činjenici da se u definiciji sličnoj faktoru efikasnosti uvjet mijenja, te je očigledno da je efikasnost referentne antene jednaka jedinici:

gdje je P A snaga koja se dovodi do antene.

Tada se koeficijent usmjerenja izražava kao koeficijent usmjerenja na sljedeći način:

gdje je η A efikasnost antene.

U praksi se koristi G 0 - pojačanje antene u pravcu maksimalnog zračenja.

5. Fazni uzorak zračenja. Koncept faznog centra antene.

Fazni obrazac zračenja je zavisnost faze elektromagnetnog polja koje emituje antena o ugaonim koordinatama. Budući da su u dalekoj zoni antene vektori polja E i H u fazi, fazni uzorak je podjednako povezan sa električnim i magnetskim komponentama EMF-a koje emituje antena. FDN se označava na sljedeći način:

Ψ = Ψ (θ,φ) za r = konst.

Ako je Ψ (θ,φ) na r = const, onda to znači da antena formira fazni front talasa u obliku kugle. Centar ove sfere, gdje se nalazi početak koordinatnog sistema, naziva se fazni centar antene (PCA). Nemaju sve antene fazni centar.

Za antene koje imaju fazni centar i amplitudnu šemu sa jasnim nulama između njih, faza polja u susednim režnjevima se razlikuje za (180 0). Odnos između amplitudnog i faznog dijagrama zračenja iste antene ilustruje sljedeća slika.

Budući da su pravac prostiranja elektromagnetnog talasa i položaj njegovog faznog fronta međusobno okomiti u svakoj tački prostora, merenjem položaja faznog fronta talasa, moguće je posredno odrediti pravac ka izvoru zračenja (smer nalaženje faznim metodama).

• Nivo bočnih režnjeva (SLL) dijagrama zračenja antene je relativni (normalizovan na maksimalni dijagram zračenja) nivo zračenja antene u pravcu bočnih snopova. Po pravilu, UBL se izražava u decibelima, rjeđe se UBL definiše “po snazi” ili “po polju”.

  Šablon realne antene (konačne veličine) je oscilirajuća funkcija u kojoj se identifikuje globalni maksimum, koji je centar glavnog režnja uzorka, kao i drugi lokalni maksimumi uzorka i odgovarajuća strana tzv. režnjevi uzorka. Pojam bočno treba shvatiti kao bočno, a ne doslovno (latica usmjerena „u stranu“). DN latice su numerisane redom, počevši od glavne, kojoj je dodijeljen broj nula. Režanj difrakcije (interferencije) uzorka koji se pojavljuje u rijetkom antenskom nizu ne smatra se bočnim. Minimumi uzorka koji odvajaju režnjeve uzorka nazivaju se nule (nivo zračenja u smjerovima nule uzorka može biti proizvoljno mali, ali u stvarnosti je zračenje uvijek prisutno). Područje lateralnog zračenja podijeljeno je na podregije: područje bliskih bočnih režnjeva (uz glavni režanj uzorka), srednje područje i područje stražnjih bočnih režnjeva (cijela stražnja hemisfera).

  Pod UBL podrazumijevamo relativni nivo najvećeg bočnog režnja uzorka. Po pravilu, najveći bočni režanj je prvi (pored glavnog) bočni režanj.Za antene sa visokom usmerenošću koristi se i prosečan nivo bočnog zračenja (normalizovan na maksimum šablona se usrednjuje u sektoru bočnog zračenja uglovi) i nivo dalekih bočnih režnjeva (relativni nivo najveće latice bočnog režnja u predjelu stražnjih bočnih latica).

  Za longitudinalne radijacijske antene, za procjenu nivoa zračenja u smjeru "nazad" (u smjeru suprotnom od smjera glavnog režnja uzorka zračenja), koristi se parametar relativne stražnje razine zračenja (sa engleskog front/back, F/B - omjer naprijed/nazad), a pri procjeni UBL ne uzima u obzir ovo zračenje. Takođe, za procjenu nivoa zračenja u "bočnom" smjeru (u smjeru okomitom na glavni režanj uzorka), relativni bočni parametar zračenja (sa engleskog front/side, F/S - naprijed/strana omjer) se koristi.

  UBL, kao i širina glavnog režnja dijagrama zračenja, su parametri koji određuju rezoluciju i otpornost na buku radiotehničkih sistema. Stoga se u tehničkim specifikacijama za razvoj antena ovim parametrima pridaje veliki značaj. Širina snopa i UBL se kontrolišu kako prilikom puštanja antene u rad tako i tokom rada.

Povezani koncepti

Fotonski kristal je čvrsta struktura sa periodično promenljivom dielektričnom konstantom ili nehomogenošću, čiji je period uporediv sa talasnom dužinom svetlosti.

Vlaknasta Braggova rešetka (FBG) je distribuirani Braggov reflektor (vrsta difrakcione rešetke) formiran u jezgri optičkog vlakna koja nosi svjetlost. FBG-ovi imaju uzak spektar refleksije i koriste se u fiber laserima, optičkim senzorima, za stabilizaciju i promjenu talasne dužine lasera i laserskih dioda, itd.

Neka raspodjela struje po dužini antene bude konstantna:

Prave antene (na primjer, slot talasovodi) ili štampani antenski nizovi često imaju upravo ovu distribuciju struje. Izračunajmo dijagram zračenja takve antene:

Sada napravimo normalizirani obrazac:

(4.1.)

Rice. 4.3 Dijagram zračenja linearne antene sa ujednačenom distribucijom struje

U ovom obrascu zračenja mogu se razlikovati sljedeća područja:

1) Glavni režanj je dio dijagrama zračenja gdje je polje maksimalno.

2) Bočne latice.

Sljedeća slika prikazuje obrazac zračenja u polarnom koordinatnom sistemu, u kojem
ima više vizuelni izgled (slika 4.4).

Rice. 4.4 Dijagram zračenja linearne antene sa ravnomernom distribucijom struje u polarnom koordinatnom sistemu

Kvantitativnom procjenom usmjerenosti antene obično se smatra širina glavnog režnja antene, koja je određena ili nivoom od -3 dB od maksimuma ili nultom tačkom. Odredimo širinu glavnog režnja na osnovu nivoa nula. Ovdje otprilike možemo pretpostaviti da za visoko usmjerene antene:
. Uslov da sistemski množitelj bude jednak nuli može se približno napisati na sljedeći način:

S obzirom na to
, posljednji uslov se može prepisati na sljedeći način:

Za velike vrijednosti električne dužine antene (za male vrijednosti poluširine glavnog režnja antene), uzimajući u obzir činjenicu da je sinus malog argumenta približno jednak vrijednosti argumenta, zadnja relacija se može prepisati kao:

Odakle konačno dobijamo odnos koji povezuje širinu glavnog režnja i veličinu antene u delovima talasne dužine:

Iz posljednjeg odnosa slijedi važan zaključak: za linearnu antenu u fazi na fiksnoj talasnoj dužini, povećanje dužine antene dovodi do sužavanja dijagrama zračenja.

Procijenimo nivo bočnih režnjeva u ovoj anteni. Iz relacije (4.1) možemo dobiti uslov za ugaoni položaj prvog (maksimalnog) bočnog režnja:

(-13 dB)

Ispada da u ovom slučaju nivo bočnih režnjeva ne zavisi od dužine i frekvencije antene, već je određen samo vrstom distribucije amplitudske struje. Da bi se smanjio UBL, treba napustiti prihvaćeni tip raspodjele amplitude (ujednačena raspodjela) i prijeći na raspodjelu koja se smanjuje prema rubovima antene.

5. Linearni antenski niz

5.1. Izvođenje izraza za dan lar

Izraz 4.2. omogućava vam lako prelazak iz polja linearnog kontinuiranog antenskog sistema u polje diskretnog antenskog niza. Da biste to učinili, dovoljno je navesti raspodjelu struje pod predznakom integrala u obliku rešetkaste funkcije (skup delta funkcija) s težinama koje odgovaraju amplitudama pobude elemenata i odgovarajućim koordinatama. U ovom slučaju, rezultat je dijagram zračenja antenskog niza kao diskretna Fourierova transformacija. Studentima master studija je ostavljeno da ovaj pristup implementiraju samostalno kao vježbu.

6. Sinteza afr-a na određeni dan.

6.1. Istorijski pregled, karakteristike problema sinteze antena.

Često, kako bi se osigurao ispravan rad radio sistema, postavljaju se posebni zahtjevi za antenske uređaje koji su dio njih. Stoga je projektovanje antena sa određenim karakteristikama jedan od najvažnijih zadataka.

U osnovi, zahtjevi se postavljaju na dijagram zračenja (DP) antenskog uređaja i vrlo su raznoliki: specifičan oblik glavnog režnja uzorka (na primjer, u obliku sektora i kosekansa), određeni nivo bočni režnjevi, može biti potreban pad u datom smjeru ili u datom rasponu uglova. Odjeljak teorije antena posvećen rješavanju ovih problema naziva se teorija sinteze antena.

U većini slučajeva nije pronađeno tačno rješenje za problem sinteze i možemo govoriti o približnim metodama. Ovakvi problemi se proučavaju dosta dugo i pronađene su mnoge metode i tehnike. Metode za rješavanje problema sinteze antena također podliježu određenim zahtjevima: brzina; održivost, tj. niska osjetljivost na manje promjene parametara (frekvencija, veličine antene, itd.); praktična izvodljivost. Razmatraju se najjednostavniji metodi: parcijalni dijagrami i Fourierov integral. Prva metoda je zasnovana na analogiji Fourierove transformacije i vezi između distribucije amplitude i faze i uzorka, a druga se zasniva na proširenju niza šablona u osnovne funkcije (parcijalne obrasce). Često je rješenja dobijena ovim metodama teško primijeniti u praksi (antene imaju loše instrumentacijske karakteristike, amplitudno-fazna raspodjela (APD) je teško implementirati, rješenje je nestabilno). Razmatraju se metode koje omogućavaju uzimanje u obzir ograničenja na PRA i izbjegavanje tzv. „efekt preusmjerenosti“.

Odvojeno, vrijedi istaknuti probleme mješovite sinteze, od kojih je najvažniji problem fazne sinteze, tj. pronalaženje fazne distribucije za datu amplitudu, koja vodi do traženog uzorka. Relevantnost problema fazne sinteze može se objasniti širokom upotrebom faznih antenskih nizova (PAA). Metode za rješavanje takvih problema opisane su u i.