Μείωση του επιπέδου των πλευρικών λοβών των κεραιών καθρέφτη τοποθετώντας μεταλλικές λωρίδες στο άνοιγμα

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

Πανεπιστήμιο Notre Dame, Τρίπολη, Λίβανος

Εισαγωγή

Σε έναν κόσμο αυξανόμενης κινητικότητας, υπάρχει μια αυξανόμενη ανάγκη για τους ανθρώπους να συνδέονται και να έχουν πρόσβαση σε πληροφορίες, ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πληροφορίες ή το άτομο. Από αυτές τις σκέψεις, είναι αδύνατο να αρνηθούμε ότι οι τηλεπικοινωνίες, δηλαδή η μετάδοση σημάτων σε αποστάσεις, είναι επείγουσα ανάγκη. Οι απαιτήσεις για συστήματα ασύρματης επικοινωνίας να είναι τόσο τέλεια και πανταχού παρόντα σημαίνει ότι πρέπει να αναπτυχθούν όλο και πιο αποτελεσματικά συστήματα. Κατά τη βελτίωση ενός συστήματος, το κύριο αρχικό βήμα είναι η βελτίωση των κεραιών, οι οποίες είναι το κύριο στοιχείο των σημερινών και μελλοντικών συστημάτων ασύρματη επικοινωνία. Σε αυτό το στάδιο, βελτιώνοντας την ποιότητα των παραμέτρων της κεραίας θα καταλάβουμε μια μείωση στο επίπεδο των πλευρικών λοβών του σχεδίου ακτινοβολίας της. Η μείωση του επιπέδου των πλευρικών λοβών, φυσικά, δεν θα πρέπει να επηρεάζει τον κύριο λοβό του διαγράμματος. Μείωση επιπέδου πλευρικός λοβόςεπιθυμητό γιατί για κεραίες που χρησιμοποιούνται ως δέκτες, οι πλευρικοί λοβοί καθιστούν το σύστημα πιο ευάλωτο στα αδέσποτα σήματα. Στις κεραίες εκπομπής, οι πλευρικοί λοβοί μειώνουν την ασφάλεια των πληροφοριών, καθώς το σήμα μπορεί να ληφθεί από έναν ανεπιθύμητο παραλήπτη. Η κύρια δυσκολία είναι ότι όσο υψηλότερο είναι το επίπεδο του πλευρικού λοβού, τόσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα παρεμβολής στην κατεύθυνση του πλευρικού λοβού με το υψηλότερο επίπεδο. Επιπλέον, η αύξηση του επιπέδου των πλευρικών λοβών σημαίνει ότι η ισχύς του σήματος διαχέεται άσκοπα. Έχει γίνει πολλή έρευνα (βλ., για παράδειγμα, ), αλλά ο σκοπός αυτού του άρθρου είναι να αναθεωρήσει τη μέθοδο «τοποθέτησης ταινιών», η οποία έχει αποδειχθεί απλή, αποτελεσματική και χαμηλού κόστους. Οποιαδήποτε παραβολική κεραία

μπορεί να αναπτυχθεί ή ακόμη και να τροποποιηθεί χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο (Εικ. 1) για τη μείωση των παρεμβολών μεταξύ των κεραιών.

Ωστόσο, οι αγώγιμες λωρίδες πρέπει να είναι τοποθετημένες με μεγάλη ακρίβεια για να επιτευχθεί μείωση του πλευρικού λοβού. Σε αυτή την εργασία, η μέθοδος "τοποθέτησης λωρίδων" ελέγχεται μέσω πειράματος.

Περιγραφή της εργασίας

Το πρόβλημα διατυπώνεται ως εξής. Για μια συγκεκριμένη παραβολική κεραία (Εικ. 1), είναι απαραίτητο να μειωθεί το επίπεδο του πρώτου πλευρικού λοβού. Το μοτίβο ακτινοβολίας της κεραίας δεν είναι τίποτα άλλο από τον μετασχηματισμό Fourier της συνάρτησης διέγερσης του ανοίγματος της κεραίας.

Στο Σχ. Το σχήμα 2 δείχνει δύο διαγράμματα μιας παραβολικής κεραίας - χωρίς ρίγες (συμπαγή γραμμή) και με ρίγες (γραμμή που απεικονίζεται με *), που απεικονίζουν το γεγονός ότι όταν χρησιμοποιούνται ρίγες, το επίπεδο του πρώτου πλευρικού λοβού μειώνεται, ωστόσο, το επίπεδο του Ο κύριος λοβός μειώνεται επίσης και το επίπεδο αλλάζει επίσης τα υπόλοιπα πέταλα. Αυτό δείχνει ότι η θέση των λωρίδων είναι πολύ κρίσιμη. Είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε τις λωρίδες με τέτοιο τρόπο ώστε το πλάτος του κύριου λοβού στη μισή ισχύ ή το κέρδος της κεραίας να μην αλλάζει αισθητά. Το επίπεδο του πίσω λοβού δεν πρέπει επίσης να αλλάξει αισθητά. Η αύξηση του επιπέδου των υπόλοιπων πετάλων δεν είναι τόσο σημαντική, καθώς το επίπεδο αυτών των πετάλων είναι συνήθως πολύ πιο εύκολο να μειωθεί από το επίπεδο των πρώτων πλευρικών λοβών. Ωστόσο, αυτή η αύξηση θα πρέπει να είναι μέτρια. Ας θυμηθούμε επίσης ότι το Σχ. 2 είναι ενδεικτικό.

Για τους παραπάνω λόγους, κατά τη χρήση της μεθόδου «τοποθέτησης λωρίδων» πρέπει να ληφθούν υπόψη τα εξής: οι λωρίδες πρέπει να είναι μεταλλικές για να αντανακλούν πλήρως το ηλεκτρικό πεδίο. Σε αυτή την περίπτωση, η θέση των λωρίδων μπορεί να προσδιοριστεί σαφώς. Επί του παρόντος, μετρήσεις επιπέδου πλευρικού λοβού

Ρύζι. 2. Μοτίβο ακτινοβολίας κεραίας χωρίς ρίγες (συμπαγής)

και με ρίγες (

Ρύζι. 3. Θεωρητικό κανονικοποιημένο σχέδιο ακτινοβολίας σε dB

χρησιμοποιούνται δύο μέθοδοι - θεωρητική και πειραματική. Και οι δύο μέθοδοι αλληλοσυμπληρώνονται, αλλά επειδή τα στοιχεία μας βασίζονται σε σύγκριση πειραματικών διαγραμμάτων κεραιών χωρίς βλάβες και με λωρίδες, σε αυτή την περίπτωση θα χρησιμοποιήσουμε την πειραματική μέθοδο.

Α. Θεωρητική μέθοδος. Αυτή η μέθοδος αποτελείται από:

Εύρεση του θεωρητικού σχεδίου ακτινοβολίας (RP) της υπό δοκιμή κεραίας,

Μετρήσεις των πλευρικών λοβών αυτού του σχεδίου.

Το μοτίβο μπορεί να ληφθεί από την τεχνική τεκμηρίωση της κεραίας ή μπορεί να υπολογιστεί, για παράδειγμα, χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα Ma1!ab ή χρησιμοποιώντας οποιοδήποτε άλλο κατάλληλο πρόγραμμα χρησιμοποιώντας γνωστές σχέσεις για το πεδίο.

Ως κεραία υπό δοκιμή χρησιμοποιήθηκε η παραβολική κεραία καθρέφτη P2P-23-YHA. Η θεωρητική τιμή του DP λήφθηκε χρησιμοποιώντας τον τύπο για ένα κυκλικό άνοιγμα με ομοιόμορφη διέγερση:

]ka2E0e іkg Jl (ka 8Іпв)

Οι μετρήσεις και οι υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν στο E-plane. Στο Σχ. Το σχήμα 3 δείχνει το κανονικοποιημένο σχέδιο ακτινοβολίας στο σύστημα πολικών συντεταγμένων.

Β. Πειραματική μέθοδος. Στην πειραματική μέθοδο πρέπει να χρησιμοποιούνται δύο κεραίες:

Η κεραία λήψης υπό δοκιμή,

Κεραία εκπομπής.

Το σχέδιο της υπό δοκιμή κεραίας προσδιορίζεται περιστρέφοντάς την και στερεώνοντας το επίπεδο πεδίου με την απαιτούμενη ακρίβεια. Για να βελτιωθεί η ακρίβεια, είναι προτιμότερο να εκτελούνται μετρήσεις σε ντεσιμπέλ.

Β. Ρύθμιση του επιπέδου των πλευρικών λοβών. Εξ ορισμού, τα πρώτα πλευρικά πέταλα είναι εκείνα που βρίσκονται πιο κοντά στο κύριο πέταλο. Για να καθορίσετε τη θέση τους, είναι απαραίτητο να μετρήσετε τη γωνία σε μοίρες ή ακτίνια μεταξύ της κατεύθυνσης της κύριας ακτινοβολίας και της κατεύθυνσης της μέγιστης ακτινοβολίας του πρώτου αριστερού ή δεξιού λοβού. Οι κατευθύνσεις του αριστερού και του δεξιού λοβού πρέπει να είναι ίδιες λόγω της συμμετρίας του σχεδίου, αλλά σε ένα πειραματικό σχέδιο αυτό μπορεί να μην ισχύει. Στη συνέχεια, πρέπει επίσης να προσδιορίσετε το πλάτος των πλευρικών λοβών. Μπορεί να οριστεί ως η διαφορά μεταξύ των μηδενικών σχεδίων αριστερά και δεξιά του πλευρικού λοβού. Εδώ θα πρέπει να περιμένει κανείς και συμμετρία, αλλά μόνο θεωρητικά. Στο Σχ. Το σχήμα 5 δείχνει πειραματικά δεδομένα για τον προσδιορισμό των παραμέτρων του πλευρικού λοβού.

Ως αποτέλεσμα μιας σειράς μετρήσεων, καθορίστηκε η θέση των λωρίδων για την κεραία P2P-23-YXA, οι οποίες καθορίζονται από την απόσταση (1,20-1,36)^ από τον άξονα συμμετρίας της κεραίας προς την ταινία.

Μετά τον προσδιορισμό των παραμέτρων του πλευρικού λοβού, προσδιορίζεται η θέση των λωρίδων. Οι αντίστοιχοι υπολογισμοί πραγματοποιούνται τόσο για θεωρητικά όσο και για πειραματικά μοτίβα χρησιμοποιώντας την ίδια μέθοδο, που περιγράφεται παρακάτω και απεικονίζεται στο Σχ. 6.

Σταθερά d - η απόσταση από τον άξονα συμμετρίας της παραβολικής κεραίας έως τη λωρίδα που βρίσκεται στην επιφάνεια του ανοίγματος του παραβολικού καθρέφτη, καθορίζεται από την ακόλουθη σχέση:

"ρε<Ф = ъ,

όπου d είναι η πειραματικά μετρημένη απόσταση από το σημείο συμμετρίας στην επιφάνεια του καθρέφτη μέχρι τη λωρίδα (Εικ. 5). 0 - η γωνία μεταξύ της κατεύθυνσης της κύριας ακτινοβολίας και της κατεύθυνσης του μέγιστου του πλευρικού λοβού που βρέθηκε πειραματικά.

Το εύρος των τιμών C βρίσκεται από τη σχέση: c! = O/dv

για τιμές 0 που αντιστοιχούν στην αρχή και το τέλος του πλευρικού λοβού (που αντιστοιχούν στα μηδενικά του σχεδίου).

Μετά τον προσδιορισμό του εύρους C, αυτό το εύρος χωρίζεται σε έναν αριθμό τιμών, από τις οποίες επιλέγεται πειραματικά η βέλτιστη τιμή

Ρύζι. 4. Πειραματική εγκατάσταση

Ρύζι. 5. Πειραματικός προσδιορισμός παραμέτρων πλευρικού λοβού Εικ. 6. Μέθοδος τοποθέτησης λωρίδας

Αποτελέσματα

Δοκιμάστηκαν αρκετές θέσεις των λωρίδων. Κατά την απομάκρυνση των λωρίδων από τον κύριο λοβό, αλλά εντός του ευρεθέντος εύρους C, τα αποτελέσματα βελτιώθηκαν. Στο Σχ. Το Σχήμα 7 δείχνει δύο σχέδια χωρίς ρίγες και με ρίγες, που δείχνουν μια σαφή μείωση στο επίπεδο των πλευρικών λοβών.

Στον πίνακα Ο Πίνακας 1 δείχνει συγκριτικές παραμέτρους του σχεδίου ως προς το επίπεδο των πλευρικών λοβών, την κατευθυντικότητα και το πλάτος του κύριου λοβού.

συμπέρασμα

Μείωση του επιπέδου των πλευρικών λοβών κατά τη χρήση λωρίδων - κατά 23 dB (το επίπεδο των πλευρικών λοβών μιας κεραίας χωρίς ρίγες -

12,43 dB). Το πλάτος του κύριου πετάλου παραμένει σχεδόν αμετάβλητο. Η μέθοδος που συζητήθηκε είναι πολύ ευέλικτη, καθώς μπορεί να εφαρμοστεί σε οποιαδήποτε κεραία.

Ωστόσο, μια ορισμένη δυσκολία είναι η επίδραση των παραμορφώσεων πολλαπλών διαδρομών που σχετίζονται με την επίδραση της γης και των γύρω αντικειμένων στο σχέδιο, η οποία οδηγεί σε αλλαγή στο επίπεδο των πλευρικών λοβών έως και 22 dB.

Η μέθοδος που συζητήθηκε είναι απλή, φθηνή και μπορεί να ολοκληρωθεί σε σύντομο χρονικό διάστημα. Στη συνέχεια θα προσπαθήσουμε να προσθέσουμε επιπλέον ρίγες σε διαφορετικές θέσεις και να εξετάσουμε τις λωρίδες απορρόφησης. Επιπλέον, θα γίνει εργασία για τη θεωρητική ανάλυση του προβλήματος με τη χρήση της μεθόδου της γεωμετρικής θεωρίας περίθλασης.

Μοτίβο ακτινοβολίας απομακρυσμένου πεδίου της κεραίας P2F- 23-NXA γραμμικό μέγεθος - πολικό διάγραμμα

Ρύζι. 7. Κεραία DN P2F-23-NXA χωρίς ρίγες και με ρίγες

Παράμετροι σύγκρισης κεραίας

Επίπεδο πλευρικού λοβού

Μοτίβο θεωρητικό μοτίβο (πρόγραμμα Ma11a) σύμφωνα με την τεχνική τεκμηρίωση 18 dB 15 dB

Μετρημένο σχέδιο χωρίς ρίγες 12,43 dB

Μετρημένο μοτίβο με ρίγες Με πολλαπλές διαδρομές Χωρίς πολλαπλές διαδρομές

Πλάτος του κύριου λοβού σε μοίρες D D, dB

Θεωρητικό ΔΝ (πρόγραμμα Ma^ab) 16.161,45 22,07

DN για τεχνική τεκμηρίωση 16.161,45 22.07

Μοτίβο μετρημένο χωρίς ρίγες 14.210.475 23.23

Μοτίβο μετρημένο με ρίγες 14.210.475 23.23

Βιβλιογραφία

1. Μπαλάνης. Γ Κεραία Θεωρία. 3η Έκδ. Wiley 2005.

2. Πρότυπες διαδικασίες δοκιμής IEEE για κεραίες IEEE Std. 149 - 1965.

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

4. Searle AD., Humphrey AT. Σχέδιο κεραίας ανακλαστήρα χαμηλού πλαϊνού λοβού. Antennas and Propagation, Tenth International Conference on (Conf. Publ. No. 436) Volume 1, 14-17 April 1997 Page(s):17 - 20 vol.1. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

5. Schrank H. Κεραίες ανακλαστήρα χαμηλού πλευρικού λοβού. Ενημερωτικό δελτίο Antennas and Propagation Society, IEEE Volume 27, Issue 2, April 1985 Page(s):5 - 16. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Μείωση στάθμης πλευρικού λοβού μέσω βελτίωσης του σχήματος του αντηρίδας. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on Volume 32, Issue 7, Jul 1984 Page(s):698 - 705. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

7. D. C Jenn and W. V. T. Rusch. "Σχεδίαση ανακλαστήρα χαμηλού πλευρικού λοβού με χρήση αντίστασης επιφανειών", στο IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int. Συμπτ. Dig., τόμ. Εγώ, Μάιος

1990, σελ. 152. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

8. D. C Jenn and W. V. T. Rusch. "Σύνθεση και σχεδιασμός ανακλαστήρα χαμηλού πλευρικού λοβού με χρήση αντίστασης επιφανειών", IEEE Trans. Antennas Propagat., τόμ. 39, σελ. 1372, Σεπτ.

1991. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

9. Monk A.D., and Cjamlcoals P.J.B. Προσαρμόσιμος μηδενικός σχηματισμός με επαναδιαμορφώσιμη κεραία ανακλαστήρα, IEEE Proc. Η, 1995, 142, (3), ρρ. 220-224. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Αναγωγή πλευρικού λοβού παραβολικού ανακλαστήρα με βοηθητικούς ανακλαστήρες. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on. Τόμος 35, Τεύχος 12, Δεκ. 1987 Σελίδες:1367-1374. Ανακτήθηκε στις 26 Ιανουαρίου 2008 από βάσεις δεδομένων IEEE.

Για να καταστείλει το αίτημα από τους πλευρικούς λοβούς, χρησιμοποιείται η διαφορά στα επίπεδα ενέργειας της ακτινοβολίας του κύριου και του πλευρικού λοβού.

1.2.1. Η καταστολή του αιτήματος από τους πλευρικούς λοβούς του σχεδίου κατεύθυνσης των πύργων ελέγχου πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας το λεγόμενο σύστημα τριών παλμών (βλ. Εικ. 2*).

Ρύζι. 2 Καταστολή αιτήματος από πλευρικούς λοβούς DRL με χρήση συστήματος τριών παλμών

Στους δύο παλμούς κωδικού αιτήματος P1 και РЗ που εκπέμπονται από την κατευθυντική κεραία ραντάρ, προστίθεται ένας τρίτος παλμός P2 (παλμός καταστολής), ο οποίος εκπέμπεται από μια ξεχωριστή πανκατευθυντική κεραία (κεραία καταστολής). Ο παλμός καταστολής χρόνου καθυστερεί κατά 2 μs από τον πρώτο παλμό του κωδικού αιτήματος. Το επίπεδο ενέργειας της ακτινοβολίας της κεραίας καταστολής επιλέγεται με τέτοιο τρόπο ώστε στις θέσεις λήψης το επίπεδο του σήματος καταστολής είναι προφανώς μεγαλύτερο από το επίπεδο των σημάτων που εκπέμπονται από τους πλευρικούς λοβούς και μικρότερο από το επίπεδο των σημάτων που εκπέμπονται από τον κύριο λοβό .

Ο αναμεταδότης συγκρίνει τα πλάτη των κωδικών παλμών P1, РЗ και του παλμού καταστολής P2. Όταν λαμβάνεται ένας κωδικός διερεύνησης προς την κατεύθυνση του πλευρικού λοβού, όταν το επίπεδο σήματος καταστολής είναι ίσο ή μεγαλύτερο από το επίπεδο σήματος του κωδικού ερώτησης, δεν λαμβάνεται καμία απόκριση. Η απόκριση γίνεται μόνο όταν το επίπεδο του P1, RZ είναι μεγαλύτερο από το επίπεδο του P2 κατά 9 dB ή περισσότερο.

1.2.2. Η καταστολή του αιτήματος από τους πλευρικούς λοβούς του σχεδίου ραντάρ προσγείωσης πραγματοποιείται στο μπλοκ BPS, το οποίο εφαρμόζει μια μέθοδο καταστολής με αιωρούμενο κατώφλι (βλ. Εικ. 3).

Εικ.3 Λήψη πακέτου σημάτων απόκρισης
όταν χρησιμοποιείτε σύστημα καταστολής με κυμαινόμενο κατώφλι

Αυτή η μέθοδος συνίσταται στο γεγονός ότι στο BPS, χρησιμοποιώντας ένα σύστημα αδρανειακής παρακολούθησης, το επίπεδο των σημάτων που λαμβάνονται από τον κύριο λοβό του σχεδίου ακτινοβολίας αποθηκεύεται με τη μορφή τάσης. Μέρος αυτής της τάσης, που αντιστοιχεί σε ένα δεδομένο επίπεδο που υπερβαίνει το επίπεδο των σημάτων του πλευρικού λοβού, ορίζεται ως κατώφλι στην έξοδο του ενισχυτή και στην επόμενη ακτινοβολία ανταποκρίνεται μόνο όταν τα σήματα αιτήματος υπερβαίνουν την τιμή αυτού του ορίου . Αυτή η τάση ρυθμίζεται σε επόμενες ακτινοβολίες.

1.3. Δομή σήματος απόκρισης

Το σήμα απόκρισης, που περιέχει οποιαδήποτε λέξη πληροφοριών, αποτελείται από έναν κωδικό συντεταγμένων, έναν κωδικό κλειδιού και έναν κωδικό πληροφοριών (βλ. Εικ. 4a*).

Εικ.4 Δομή του κωδικού απόκρισης

Ο κώδικας συντεταγμένων είναι διπαλμικός, η δομή του είναι διαφορετική για κάθε λέξη πληροφοριών (βλ. Εικ. 4b,c*).

Ο κωδικός κλειδιού είναι τριπαλμικός, η δομή του είναι διαφορετική για κάθε λέξη πληροφοριών (βλ. Εικ. 4b,c*).

Ο κώδικας πληροφοριών περιέχει 40 παλμούς, που αποτελούν 20 bit δυαδικού κώδικα. Κάθε εκκένωση (βλ. Εικ. 4α, δ) περιέχει δύο παλμούς σε απόσταση 160 μs μεταξύ τους. Το διάστημα μεταξύ των παλμών μιας εκκένωσης γεμίζει με παλμούς άλλων εκκενώσεων. Κάθε bit φέρει δυαδικές πληροφορίες: τον χαρακτήρα "1" ή τον χαρακτήρα "0". Στον αναμεταδότη SO-69, η μέθοδος ενεργής παύσης χρησιμοποιείται για τη μετάδοση δύο συμβόλων· το σύμβολο «0» μεταδίδεται με παλμό καθυστερημένο κατά 4 μs σε σχέση με τη χρονική στιγμή κατά την οποία ο παλμός που δηλώνει το σύμβολο «1» θα είναι μεταδόθηκε. Οι δύο πιθανές θέσεις παλμού για κάθε ψηφίο (“1” ή “0”) εμφανίζονται με σταυρούς. Το χρονικό διάστημα μεταξύ δύο συμβόλων «1» (ή «0») που ακολουθούν το ένα το άλλο θεωρείται ότι είναι 8 μs. Επομένως, το διάστημα μεταξύ των διαδοχικών συμβόλων «1» και «0» θα είναι 12 µs, και εάν το σύμβολο «0» ακολουθείται από το σύμβολο «1», τότε το διάστημα μεταξύ των παλμών θα είναι 4 µs.

Το πρώτο bit εκπέμπει έναν μόνο παλμό, ο οποίος αντιπροσωπεύει ένα εάν καθυστερήσει κατά 4 µs και ένα μηδέν εάν καθυστερήσει κατά 8 µs. Το δεύτερο bit εκπέμπει επίσης έναν παλμό, ο οποίος είναι 2 εάν καθυστερήσει κατά 4 µs σε σχέση με το προηγούμενο bit, μηδέν εάν καθυστερήσει κατά 8 µs. Το τρίτο ψηφίο μεταδίδει το 4 και το 0, επίσης ανάλογα με τη θέση τους, το 4ο ψηφίο μεταδίδει το 8 και το 0.

Έτσι, για παράδειγμα, ο αριθμός 6 μεταδίδεται ως ο αριθμός 0110 σε δυαδικό συμβολισμό, δηλαδή ως άθροισμα 0+2+4+0 (βλ. Εικ. 1)

Οι πληροφορίες που μεταδίδονται σε 160 μs μεταδίδονται δεύτερη φορά στα επόμενα 160 μs, γεγονός που αυξάνει σημαντικά τη θόρυβο της μετάδοσης πληροφοριών.

Το πλάτος του σχεδίου (κύριος λοβός) καθορίζει τον βαθμό συγκέντρωσης της εκπεμπόμενης ηλεκτρομαγνητικής ενέργειας.

Το πλάτος του σχεδίου είναι η γωνία μεταξύ δύο κατευθύνσεων και εντός του κύριου λοβού, στον οποίο το πλάτος της έντασης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου είναι ένα επίπεδο 0,707 από τη μέγιστη τιμή (ή ένα επίπεδο 0,5 από τη μέγιστη τιμή πυκνότητας ισχύος).

Το πλάτος του σχεδίου ορίζεται ως εξής: 2θ 0,5 είναι το πλάτος του σχεδίου από άποψη ισχύος στο επίπεδο 0,5. 2θ 0,707 - πλάτος του σχεδίου σύμφωνα με την ένταση στο επίπεδο 0,707.

Ο δείκτης E ή H που φαίνεται παραπάνω σημαίνει το πλάτος του σχεδίου στο αντίστοιχο επίπεδο: , . Ένα επίπεδο 0,5 σε ισχύ αντιστοιχεί σε επίπεδο 0,707 σε ένταση πεδίου ή επίπεδο 3 dB σε λογαριθμική κλίμακα:

Το πλάτος της δέσμης της ίδιας κεραίας, που αντιπροσωπεύεται από την ένταση πεδίου, την ισχύ ή τη λογαριθμική κλίμακα και μετράται στα αντίστοιχα επίπεδα, θα είναι το ίδιο:

Πειραματικά, το πλάτος του σχεδίου μπορεί να βρεθεί εύκολα από το γράφημα του σχεδίου που απεικονίζεται σε ένα ή άλλο σύστημα συντεταγμένων, για παράδειγμα, όπως φαίνεται στο σχήμα.

Το επίπεδο των πλευρικών λοβών του σχεδίου καθορίζει τον βαθμό ψευδούς ακτινοβολίας του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου από την κεραία. Επηρεάζει το απόρρητο της λειτουργίας μιας ραδιοτεχνικής συσκευής και την ποιότητα της ηλεκτρομαγνητικής συμβατότητας με κοντινά ραδιοηλεκτρονικά συστήματα.

Το σχετικό επίπεδο πλευρικού λοβού είναι ο λόγος του πλάτους της έντασης του πεδίου προς την κατεύθυνση του μέγιστου πλευρικού λοβού προς το πλάτος της έντασης πεδίου προς την κατεύθυνση του μέγιστου του κύριου λοβού:

Στην πράξη, αυτό το επίπεδο εκφράζεται σε απόλυτες μονάδες ή σε ντεσιμπέλ. Το επίπεδο του πρώτου πλευρικού λοβού έχει μεγαλύτερο ενδιαφέρον. Μερικές φορές λειτουργούν με το μέσο επίπεδο πλευρικών λοβών.

4. Συντελεστής κατεύθυνσης και κέρδος της κεραίας εκπομπής.

Ο κατευθυντικός συντελεστής χαρακτηρίζει ποσοτικά τις κατευθυντικές ιδιότητες των πραγματικών κεραιών σε σύγκριση με μια κεραία αναφοράς, η οποία είναι ένας εντελώς πανκατευθυντικός (ισότροπος) πομπός με σφαιρικό σχέδιο:

Ο συντελεστής απόδοσης είναι ένας αριθμός που δείχνει πόσες φορές η πυκνότητα ροής ισχύος P(θ,φ) μιας πραγματικής (κατευθυντικής) κεραίας είναι μεγαλύτερη από την πυκνότητα ροής ισχύος

PE (θ,φ) της κεραίας αναφοράς (πανκατευθυντικής) για την ίδια κατεύθυνση και στην ίδια απόσταση, με την προϋπόθεση ότι οι ισχύς ακτινοβολίας των κεραιών είναι οι ίδιες:

Λαμβάνοντας υπόψη το (1) μπορούμε να λάβουμε:

όπου D 0 είναι η κατευθυντικότητα προς την κατεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας.

Στην πράξη, όταν μιλάμε για απόδοση κεραίας, εννοούμε μια τιμή που καθορίζεται πλήρως από το μοτίβο ακτινοβολίας της κεραίας:

Στους υπολογισμούς μηχανικής, χρησιμοποιείται ένας κατά προσέγγιση εμπειρικός τύπος που συσχετίζει τον συντελεστή κατευθυντικότητας με το πλάτος του σχεδίου της κεραίας στα κύρια επίπεδα:

Δεδομένου ότι στην πράξη είναι δύσκολο να προσδιοριστεί η ισχύς ακτινοβολίας μιας κεραίας (και ακόμη περισσότερο να εκπληρωθεί η προϋπόθεση της ισότητας των δυνάμεων ακτινοβολίας της κεραίας αναφοράς και της πραγματικής), εισάγεται η έννοια του κέρδους κεραίας, η οποία λαμβάνει υπόψη ότι δεν μόνο τις ιδιότητες εστίασης της κεραίας, αλλά και την ικανότητά της να μετατρέπει έναν τύπο ενέργειας σε έναν άλλο.

Αυτό εκφράζεται στο γεγονός ότι σε έναν ορισμό παρόμοιο με τον παράγοντα απόδοσης, η συνθήκη αλλάζει και είναι προφανές ότι η απόδοση της κεραίας αναφοράς είναι ίση με τη μονάδα:

όπου P A είναι η ισχύς που παρέχεται στην κεραία.

Τότε ο κατευθυντικός συντελεστής εκφράζεται σε σχέση με τον κατευθυντικό συντελεστή ως εξής:

όπου η A είναι η απόδοση της κεραίας.

Στην πράξη, χρησιμοποιείται G 0 - το κέρδος της κεραίας προς την κατεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας.

5. Μοτίβο ακτινοβολίας φάσης. Η έννοια του κέντρου φάσης της κεραίας.

Το μοτίβο ακτινοβολίας φάσης είναι η εξάρτηση της φάσης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου που εκπέμπεται από την κεραία από τις γωνιακές συντεταγμένες. Εφόσον στην μακρινή ζώνη της κεραίας τα διανύσματα πεδίου Ε και Η βρίσκονται σε φάση, το σχέδιο φάσης σχετίζεται εξίσου με τα ηλεκτρικά και μαγνητικά συστατικά του EMF που εκπέμπεται από την κεραία. Το FDN ορίζεται ως εξής:

Ψ = Ψ (θ,φ) για r = συνεχ.

Αν Ψ (θ,φ) στο r = const, τότε αυτό σημαίνει ότι η κεραία σχηματίζει το μέτωπο φάσης του κύματος με τη μορφή σφαίρας. Το κέντρο αυτής της σφαίρας, όπου βρίσκεται η αρχή του συστήματος συντεταγμένων, ονομάζεται κέντρο φάσης της κεραίας (PCA). Δεν έχουν όλες οι κεραίες κέντρο φάσης.

Για κεραίες που έχουν κέντρο φάσης και σχήμα πλάτους πολλαπλών λοβών με καθαρά μηδενικά μεταξύ τους, η φάση πεδίου στους παρακείμενους λοβούς διαφέρει κατά (180 0). Η σχέση μεταξύ του πλάτους και των μοτίβων ακτινοβολίας φάσης της ίδιας κεραίας απεικονίζεται στο παρακάτω σχήμα.

Δεδομένου ότι η κατεύθυνση διάδοσης των ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων και η θέση του μετώπου φάσης του είναι αμοιβαία κάθετες σε κάθε σημείο του χώρου, μετρώντας τη θέση του μετώπου φάσης του κύματος, είναι δυνατό να προσδιοριστεί έμμεσα η κατεύθυνση προς την πηγή ακτινοβολίας (κατεύθυνση εύρεση με μεθόδους φάσης).

• Το επίπεδο πλευρικού λοβού (SLL) του σχεδίου ακτινοβολίας κεραίας είναι το σχετικό (κανονικοποιημένο στο μέγιστο μοτίβο ακτινοβολίας) επίπεδο ακτινοβολίας της κεραίας προς την κατεύθυνση των πλευρικών λοβών. Κατά κανόνα, το UBL εκφράζεται σε ντεσιμπέλ· λιγότερο συχνά, το UBL ορίζεται «από ισχύ» ή «κατά πεδίο».

  Το σχέδιο μιας κεραίας πραγματικού (πεπερασμένου μεγέθους) είναι μια ταλαντευόμενη συνάρτηση στην οποία προσδιορίζεται ένα συνολικό μέγιστο, το οποίο είναι το κέντρο του κύριου λοβού του σχεδίου, καθώς και άλλα τοπικά μέγιστα του σχεδίου και η αντίστοιχη λεγόμενη πλευρά λοβούς του σχεδίου. Ο όρος πλάγια θα πρέπει να εννοηθεί ως πλάγια, και όχι κυριολεκτικά (το πέταλο κατευθύνεται «πλάγια»). Τα πέταλα DN αριθμούνται με τη σειρά, ξεκινώντας από το κύριο, στο οποίο εκχωρείται ο αριθμός μηδέν. Ο λοβός περίθλασης (παρεμβολής) ενός σχεδίου που εμφανίζεται σε μια αραιή διάταξη κεραίας δεν θεωρείται πλάγιος. Τα ελάχιστα του σχεδίου που χωρίζει τους λοβούς του σχεδίου ονομάζονται μηδενικά (το επίπεδο ακτινοβολίας στις κατευθύνσεις των μηδενικών σχεδίων μπορεί να είναι αυθαίρετα μικρό, αλλά στην πραγματικότητα η ακτινοβολία είναι πάντα παρούσα). Η πλευρική περιοχή ακτινοβολίας χωρίζεται σε υποπεριοχές: την περιοχή των κοντινών πλευρικών λοβών (γειτονικά με τον κύριο λοβό του σχεδίου), την ενδιάμεση περιοχή και την περιοχή των πίσω πλευρικών λοβών (ολόκληρο το πίσω ημισφαίριο).

  Με τον όρο UBL εννοούμε το σχετικό επίπεδο του μεγαλύτερου πλευρικού λοβού του σχεδίου. Κατά κανόνα, ο μεγαλύτερος πλευρικός λοβός είναι ο πρώτος (δίπλα στον κύριο) πλευρικό λοβό. Για κεραίες με υψηλή κατευθυντικότητα, χρησιμοποιείται επίσης το μέσο επίπεδο πλευρικής ακτινοβολίας (το μοτίβο κανονικοποιημένο στο μέγιστο υπολογίζεται κατά μέσο όρο στον τομέα της πλευρικής ακτινοβολίας γωνίες) και το επίπεδο των μακρινών πλευρικών λοβών (το σχετικό επίπεδο του μεγαλύτερου πλευρικού πετάλου στην περιοχή των πίσω πλευρικών πετάλων).

  Για τις κεραίες διαμήκους ακτινοβολίας, για την αξιολόγηση του επιπέδου ακτινοβολίας στην «πίσω» κατεύθυνση (στην κατεύθυνση αντίθετη από την κατεύθυνση του κύριου λοβού του σχεδίου ακτινοβολίας), χρησιμοποιείται η παράμετρος σχετικής στάθμης πίσω ακτινοβολίας (από τα αγγλικά εμπρός/πίσω, F/B - λόγος εμπρός/πίσω), και κατά την εκτίμηση του UBL δεν λαμβάνει υπόψη αυτή την ακτινοβολία. Επίσης, για να εκτιμηθεί το επίπεδο ακτινοβολίας στην «πλάγια» κατεύθυνση (στην διεύθυνση κάθετη στον κύριο λοβό του σχεδίου), η σχετική παράμετρος πλευρικής ακτινοβολίας (από το αγγλικό μπροστινό/πλάι, F/S - λόγος εμπρός/πλευρά) χρησιμοποιείται.

  Το UBL, καθώς και το πλάτος του κύριου λοβού του σχεδίου ακτινοβολίας, είναι παράμετροι που καθορίζουν την ανάλυση και την ασυλία θορύβου των συστημάτων ραδιομηχανικής. Επομένως, στις τεχνικές προδιαγραφές για την ανάπτυξη κεραιών δίνεται μεγάλη σημασία σε αυτές τις παραμέτρους. Το πλάτος της δέσμης και το UBL ελέγχονται τόσο όταν η κεραία τίθεται σε λειτουργία όσο και κατά τη λειτουργία.

Σχετικές έννοιες

Ένας φωτονικός κρύσταλλος είναι μια στερεή δομή με περιοδικά μεταβαλλόμενη διηλεκτρική σταθερά ή ανομοιογένεια, η περίοδος της οποίας είναι συγκρίσιμη με το μήκος κύματος του φωτός.

Ένα πλέγμα Bragg ινών (FBG) είναι ένας κατανεμημένος ανακλαστήρας Bragg (ένας τύπος πλέγματος περίθλασης) που σχηματίζεται στον πυρήνα μεταφοράς φωτός μιας οπτικής ίνας. Τα FBG έχουν στενό φάσμα ανάκλασης και χρησιμοποιούνται σε λέιζερ ινών, αισθητήρες οπτικών ινών, για τη σταθεροποίηση και αλλαγή του μήκους κύματος των λέιζερ και των διόδων λέιζερ κ.λπ.

Ας είναι σταθερή η κατανομή ρεύματος κατά μήκος της κεραίας:

Οι πραγματικές κεραίες (για παράδειγμα, οι κυματοδηγοί υποδοχής) ή οι τυπωμένες συστοιχίες κεραιών συχνά έχουν ακριβώς αυτήν την τρέχουσα κατανομή. Ας υπολογίσουμε το μοτίβο ακτινοβολίας μιας τέτοιας κεραίας:

Τώρα ας δημιουργήσουμε ένα κανονικοποιημένο μοτίβο:

(4.1.)

Ρύζι. 4.3 Μοτίβο ακτινοβολίας γραμμικής κεραίας με ομοιόμορφη κατανομή ρεύματος

Οι ακόλουθες περιοχές μπορούν να διακριθούν σε αυτό το μοτίβο ακτινοβολίας:

1) Ο κύριος λοβός είναι το τμήμα του σχεδίου ακτινοβολίας όπου το πεδίο είναι μέγιστο.

2) Πλαϊνά πέταλα.

Το παρακάτω σχήμα δείχνει το μοτίβο ακτινοβολίας στο πολικό σύστημα συντεταγμένων, στο οποίο
έχει πιο οπτική εμφάνιση (Εικ. 4.4).

Ρύζι. 4.4 Μοτίβο ακτινοβολίας γραμμικής κεραίας με ομοιόμορφη κατανομή ρεύματος σε πολικό σύστημα συντεταγμένων

Μια ποσοτική εκτίμηση της κατευθυντικότητας της κεραίας θεωρείται συνήθως το πλάτος του κύριου λοβού της κεραίας, το οποίο προσδιορίζεται είτε από ένα επίπεδο -3 dB από το μέγιστο είτε από μηδενικά σημεία. Ας προσδιορίσουμε το πλάτος του κύριου λοβού με βάση το επίπεδο των μηδενικών. Εδώ μπορούμε περίπου να υποθέσουμε ότι για κεραίες υψηλής κατεύθυνσης:
. Η συνθήκη για τον πολλαπλασιαστή συστήματος να είναι ίσος με μηδέν μπορεί να γραφτεί περίπου ως εξής:

Λαμβάνοντας υπ 'όψιν ότι
, η τελευταία συνθήκη μπορεί να ξαναγραφτεί ως εξής:

Για μεγάλες τιμές του ηλεκτρικού μήκους της κεραίας (για μικρές τιμές του μισού πλάτους του κύριου λοβού της κεραίας), λαμβάνοντας υπόψη το γεγονός ότι το ημίτονο του μικρού ορίσματος είναι περίπου ίσο με την τιμή του επιχειρήματος, η τελευταία σχέση μπορεί να ξαναγραφτεί ως εξής:

Από όπου τελικά παίρνουμε τη σχέση που συνδέει το πλάτος του κύριου λοβού και το μέγεθος της κεραίας σε κλάσματα του μήκους κύματος:

Ένα σημαντικό συμπέρασμα προκύπτει από την τελευταία σχέση: για μια γραμμική κεραία εντός φάσης σε σταθερό μήκος κύματος, η αύξηση του μήκους της κεραίας οδηγεί σε στένωση του σχεδίου ακτινοβολίας.

Ας υπολογίσουμε το επίπεδο των πλευρικών λοβών σε αυτήν την κεραία. Από τη σχέση (4.1) μπορούμε να λάβουμε την συνθήκη για τη γωνιακή θέση του πρώτου (μέγιστου) πλευρικού λοβού:

(-13 dB)

Αποδεικνύεται ότι σε αυτή την περίπτωση το επίπεδο των πλευρικών λοβών δεν εξαρτάται από το μήκος και τη συχνότητα της κεραίας, αλλά καθορίζεται μόνο από τον τύπο της κατανομής του ρεύματος πλάτους. Για να μειωθεί το UBL, θα πρέπει να εγκαταλείψουμε τον αποδεκτό τύπο κατανομής πλάτους (ομοιόμορφη κατανομή) και να προχωρήσουμε σε μια κατανομή που μειώνεται προς τα άκρα της κεραίας.

5. Γραμμική διάταξη κεραιών

5.1. Εξαγωγή της έκφρασης για day lar

Έκφραση 4.2. σας επιτρέπει να μετακινηθείτε εύκολα από το πεδίο ενός γραμμικού συστήματος συνεχούς κεραίας στο πεδίο μιας διακριτής διάταξης κεραιών. Για να γίνει αυτό, αρκεί να καθορίσετε την κατανομή ρεύματος κάτω από το ολοκλήρωμα με τη μορφή μιας συνάρτησης πλέγματος (ένα σύνολο συναρτήσεων δέλτα) με βάρη που αντιστοιχούν στα πλάτη διέγερσης των στοιχείων και τις αντίστοιχες συντεταγμένες. Σε αυτή την περίπτωση, το αποτέλεσμα είναι το σχέδιο ακτινοβολίας της διάταξης κεραίας ως διακριτός μετασχηματισμός Fourier. Οι φοιτητές του μεταπτυχιακού έχουν αφεθεί να εφαρμόσουν αυτήν την προσέγγιση ανεξάρτητα ως άσκηση.

6. Σύνθεση του afr σε μια δεδομένη ημέρα.

6.1. Ιστορική ανασκόπηση, χαρακτηριστικά προβλημάτων σύνθεσης κεραίας.

Συχνά, για τη διασφάλιση της σωστής λειτουργίας των ραδιοφωνικών συστημάτων, επιβάλλονται ειδικές απαιτήσεις στις συσκευές κεραίας που αποτελούν μέρος τους. Επομένως, ο σχεδιασμός κεραιών με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά είναι μια από τις πιο σημαντικές εργασίες.

Βασικά, οι απαιτήσεις επιβάλλονται στο μοτίβο ακτινοβολίας (DP) της συσκευής κεραίας και είναι πολύ διαφορετικές: ένα συγκεκριμένο σχήμα του κύριου λοβού του σχεδίου (για παράδειγμα, με τη μορφή ενός τομέα και συνοδευτικού), ένα ορισμένο επίπεδο πλευρικοί λοβοί, μπορεί να απαιτηθεί μια βύθιση σε μια δεδομένη κατεύθυνση ή σε ένα δεδομένο εύρος γωνιών. Το τμήμα της θεωρίας της κεραίας που είναι αφιερωμένο στην επίλυση αυτών των προβλημάτων ονομάζεται θεωρία σύνθεσης κεραίας.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, δεν έχει βρεθεί ακριβής λύση στο πρόβλημα της σύνθεσης και μπορούμε να μιλήσουμε για κατά προσέγγιση μεθόδους. Τέτοια προβλήματα έχουν μελετηθεί για αρκετό καιρό και έχουν βρεθεί πολλές μέθοδοι και τεχνικές. Οι μέθοδοι για την επίλυση προβλημάτων σύνθεσης κεραίας υπόκεινται επίσης σε ορισμένες απαιτήσεις: ταχύτητα. βιωσιμότητα, δηλ. χαμηλή ευαισθησία σε μικρές αλλαγές στις παραμέτρους (συχνότητα, μεγέθη κεραιών κ.λπ.). πρακτική σκοπιμότητα. Εξετάζονται οι απλούστερες μέθοδοι: τα επιμέρους διαγράμματα και το ολοκλήρωμα Fourier. Η πρώτη μέθοδος βασίζεται στην αναλογία του μετασχηματισμού Fourier και στη σύνδεση μεταξύ της κατανομής πλάτους-φάσης και του σχεδίου· η δεύτερη βασίζεται στην επέκταση της σειράς προτύπων σε συναρτήσεις βάσης (μερικά μοτίβα). Συχνά, οι λύσεις που λαμβάνονται με αυτές τις μεθόδους είναι δύσκολο να εφαρμοστούν στην πράξη (οι κεραίες έχουν φτωχά χαρακτηριστικά οργάνων, η κατανομή πλάτους φάσης (APD) είναι δύσκολο να εφαρμοστεί, η λύση είναι ασταθής). Εξετάζονται μέθοδοι που επιτρέπουν τη συνεκτίμηση των περιορισμών στην PRA και την αποφυγή των λεγόμενων. «υπερκατευθυντικό αποτέλεσμα».

Ξεχωριστά, αξίζει να επισημανθούν τα προβλήματα της μικτής σύνθεσης, το πιο σημαντικό από τα οποία είναι το πρόβλημα της σύνθεσης φάσης, δηλαδή η εύρεση της κατανομής φάσης για ένα δεδομένο πλάτος, που οδηγεί στο απαιτούμενο σχέδιο. Η συνάφεια των προβλημάτων σύνθεσης φάσης μπορεί να εξηγηθεί από την ευρεία χρήση κεραιών με διάταξη φάσης (PAA). Μέθοδοι για την επίλυση τέτοιων προβλημάτων περιγράφονται στο, και.