Толин тусгалын антенны хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг нүхэнд металл тууз байрлуулснаар бууруулна.

Акики Д, Биайне В., Нассар Э., Хармуш А,

Нотр Дамын их сургууль, Триполи, Ливан

Оршил

Хөдөлгөөн нэмэгдэж буй энэ ертөнцөд хүмүүс мэдээлэл хаана байрлаж байгаа болон хувь хүнээс үл хамааран холбогдох, мэдээлэл авах хэрэгцээ улам бүр нэмэгдсээр байна. Эдгээрээс үзэхэд харилцаа холбоо, тухайлбал зайнаас дохио дамжуулах нь зайлшгүй шаардлагатай байгааг үгүйсгэх аргагүй юм. Утасгүй холбооны системийг маш төгс, хаа сайгүй ашиглах шаардлага нь улам бүр үр ашигтай системийг хөгжүүлэх шаардлагатай болж байна. Системийг сайжруулахын тулд эхний алхам бол одоогийн болон ирээдүйн системийн гол элемент болох антеннуудыг сайжруулах явдал юм. утасгүй холбоо. Энэ үе шатанд антенны параметрүүдийн чанарыг сайжруулснаар түүний хажуугийн дэлбэнгийн цацрагийн хэв маягийн түвшин буурч байгааг ойлгох болно. Хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг бууруулах нь мэдээжийн хэрэг диаграммын гол дэлбээнд нөлөөлөх ёсгүй. Түвшин буурах хажуугийн дэлбэнХүлээн авах болгон ашигладаг антеннуудын хувьд хажуугийн хэсэг нь системийг төөрсөн дохионд илүү өртөмтгий болгодог. Дамжуулах антеннуудын хажуугийн хэсэг нь мэдээллийн аюулгүй байдлыг бууруулдаг, учир нь дохиог хүсээгүй хүлээн авагч тал хүлээн авч болно. Хамгийн гол хүндрэл нь хажуугийн түвшин өндөр байх тусам дээд түвшний хажуугийн чиглэлд хөндлөнгөөс оролцох магадлал өндөр байдаг. Үүнээс гадна хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг нэмэгдүүлэх нь дохионы хүчийг шаардлагагүйгээр тарааж байна гэсэн үг юм. Маш их судалгаа хийсэн (жишээ нь: -г үзнэ үү), гэхдээ энэ нийтлэлийн зорилго нь энгийн, үр дүнтэй, хямд өртөгтэй болох нь батлагдсан "тууз байрлуулах" аргыг эргэн харах явдал юм. Аливаа параболик антен

антен хоорондын хөндлөнгийн оролцоог багасгахын тулд энэ аргыг (Зураг 1) ашиглан боловсруулж эсвэл бүр өөрчилж болно.

Гэсэн хэдий ч хажуугийн хэсгийг багасгахын тулд дамжуулагч туузыг маш нарийн байрлуулсан байх ёстой. Энэ нийтлэлд "тууз байрлуулах" аргыг туршилтаар туршиж үзсэн.

Даалгаврын тодорхойлолт

Асуудлыг дараах байдлаар томъёолсон. Тодорхой параболик антенны хувьд (Зураг 1) эхний хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг бууруулах шаардлагатай. Антенны цацрагийн загвар нь антенны нүхийг өдөөх функцын Фурье хувиргалтаас өөр зүйл биш юм.

Зураг дээр. Зураг 2-т параболик антенны хоёр диаграммыг үзүүлэв - судалгүй (цэвэр шугам) ба судалтай (шугам * тэмдэгтээр дүрсэлсэн), судал ашиглах үед хажуугийн эхний хэсгийн түвшин буурч байгааг харуулж байна. гол дэлбэн мөн буурч, түвшин нь үлдсэн дэлбээгээ өөрчилдөг. Энэ нь туузны байрлал маш чухал болохыг харуулж байна. Туузыг үндсэн дэлбэнгийн өргөн хагас чадал эсвэл антенны ашиг мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөхгүй байхаар байрлуулах шаардлагатай. Арын дэлбэнгийн түвшин бас мэдэгдэхүйц өөрчлөгдөх ёсгүй. Үлдсэн дэлбээний түвшин нэмэгдэх нь тийм ч чухал биш, учир нь эдгээр дэлбээний түвшинг эхний хажуугийн дэлбэнгийн түвшингээс бууруулах нь ихэвчлэн хамаагүй хялбар байдаг. Гэхдээ энэ өсөлт дунд зэрэг байх ёстой. Зургийг бас санацгаая. 2 нь тайлбар юм.

Дээр дурдсан шалтгааны улмаас "туузны байрлал" аргыг ашиглахдаа дараахь зүйлийг анхаарч үзэх хэрэгтэй: цахилгаан талбарыг бүрэн тусгахын тулд туузууд нь металл байх ёстой. Энэ тохиолдолд туузны байрлалыг тодорхой тодорхойлж болно. Одоогоор хажуугийн дэлбэнгийн түвшний хэмжилт

Цагаан будаа. 2. Судалгүй антенны цацрагийн загвар (хатуу)

мөн судалтай (

Цагаан будаа. 3. ДБ дахь цацрагийн онолын нормчлолын загвар

онолын болон туршилтын гэсэн хоёр аргыг ашигладаг. Хоёр арга хоёулаа бие биенээ нөхөж байгаа боловч бидний нотлох баримтууд антенны туршилтын диаграммыг эвдрэлгүй, судалтай харьцуулсан тул энэ тохиолдолд бид туршилтын аргыг ашиглах болно.

A. Онолын арга. Энэ арга нь дараахь зүйлээс бүрдэнэ.

Туршиж буй антенны онолын цацрагийн загварыг (RP) олох,

Энэ загварын хажуугийн дэлбэнгийн хэмжилт.

Загварыг антенны техникийн баримт бичгээс авч болно, эсвэл жишээлбэл, Ma1!ab програмыг ашиглан эсвэл тухайн талбарт мэдэгдэж буй хамаарлыг ашиглан бусад тохиромжтой програмыг ашиглан тооцоолж болно.

Туршилтын антенн болгон P2P-23-YHA толин тусгал параболик антеныг ашигласан. DP-ийн онолын утгыг жигд өдөөлт бүхий дугуй нүхний томъёог ашиглан олж авсан.

]ka2E0e іkg Jl (ка 8Іпв)

Хэмжилт, тооцоог Е-хавтгайгаар хийсэн. Зураг дээр. Зураг 3-т туйлын координатын систем дэх цацрагийн хэвийн хэлбэрийг харуулав.

B. Туршилтын арга. Туршилтын аргад хоёр антен ашиглах ёстой.

Туршилтанд байгаа хүлээн авагч антен,

Дамжуулах антен.

Туршилтанд хамрагдаж буй антенны хэв маягийг эргүүлж, талбайн түвшинг шаардлагатай нарийвчлалтайгаар тогтооно. Нарийвчлалыг сайжруулахын тулд уншилтыг децибелээр хийхийг илүүд үздэг.

B. Хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг тохируулах. Тодорхойлолтоор эхний хажуугийн дэлбээнүүд нь үндсэн дэлбээтэй хамгийн ойр байдаг. Тэдний байрлалыг засахын тулд гол цацрагийн чиглэл ба зүүн эсвэл баруун эхний дэлбээний хамгийн их цацрагийн чиглэлийн хоорондох өнцгийг градус буюу радианаар хэмжих шаардлагатай. Загварын тэгш хэмийн улмаас зүүн ба баруун талын дэлбэнгийн чиглэлүүд ижил байх ёстой, гэхдээ туршилтын загварт энэ нь тийм биш байж болно. Дараа нь та хажуугийн дэлбэнгийн өргөнийг тодорхойлох хэрэгтэй. Энэ нь хажуугийн дэлбээний зүүн ба баруун талын хээний тэгүүдийн ялгаа гэж тодорхойлж болно. Энд тэгш хэмийг хүлээх хэрэгтэй, гэхдээ зөвхөн онолын хувьд. Зураг дээр. Зураг 5-д хажуугийн дэлбэнгийн параметрүүдийг тодорхойлох туршилтын өгөгдлийг харуулав.

Хэд хэдэн хэмжилтийн үр дүнд P2P-23-YXA антенны туузны байрлалыг тодорхойлсон бөгөөд энэ нь антенны тэгш хэмийн тэнхлэгээс тууз хүртэлх зайгаар (1.20-1.36) ^ тодорхойлогддог.

Хажуугийн дэлбэнгийн параметрүүдийг тодорхойлсны дараа туузны байрлалыг тодорхойлно. Тохирох тооцоог онолын болон туршилтын хэв маягийн аль алинд нь ижил аргыг ашиглан хийж, доор тайлбарлаж, Зураг дээр үзүүлэв. 6.

Тогтмол d - параболик антенны тэгш хэмийн тэнхлэгээс параболик толины нүхний гадаргуу дээр байрлах зурвас хүртэлх зайг дараахь хамаарлаар тодорхойлно.

"d<Ф = ъ,

энд d - толины гадаргуу дээрх тэгш хэмийн цэгээс тууз хүртэлх туршилтаар хэмжсэн зай (Зураг 5); 0 - гол цацрагийн чиглэл ба туршилтаар олдсон хажуугийн дэлбээний хамгийн их чиглэлийн хоорондох өнцөг.

C утгын хүрээг дараах харьцаагаар олно: c! = O/dv

хажуугийн дэлбээний эхлэл ба төгсгөлд тохирох 0 утгын хувьд (загварын тэгтэй тохирч байна).

C мужийг тодорхойлсны дараа энэ мужийг хэд хэдэн утгад хувааж, хамгийн оновчтой утгыг туршилтаар сонгоно.

Цагаан будаа. 4. Туршилтын тохиргоо

Цагаан будаа. 5. Хажуугийн дэлбэнгийн параметрүүдийг туршилтаар тодорхойлох Зураг. 6. Туузан байрлуулах арга

үр дүн

Туузны хэд хэдэн байрлалыг туршсан. Туузыг үндсэн дэлбэнгээс холдуулах боловч олдсон C мужид шилжүүлэхэд үр дүн сайжирсан. Зураг дээр. Зураг 7-д судалгүй, судалтай хоёр хэв маягийг харуулсан нь хажуугийн дэлбэнгийн түвшин тодорхой буурч байгааг харуулж байна.

Хүснэгтэнд Хүснэгт 1-д хажуугийн дэлбэнгийн түвшин, чиг баримжаа, гол дэлбэнгийн өргөний хувьд загварын харьцуулсан үзүүлэлтүүдийг харуулав.

Дүгнэлт

Судал ашиглах үед хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг 23 дБ бууруулах (судалгүй антенны хажуугийн дэлбэнгийн түвшин -

12.43 дБ). Үндсэн дэлбээний өргөн бараг өөрчлөгдөөгүй хэвээр байна. Хэлэлцсэн арга нь маш уян хатан байдаг, учир нь үүнийг ямар ч антеннд хэрэглэж болно.

Гэсэн хэдий ч тодорхой бэрхшээл бол дэлхий ба хүрээлэн буй объектуудын хэв маягт үзүүлэх нөлөөлөлтэй холбоотой олон талт гажуудлын нөлөө бөгөөд энэ нь хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг 22 дБ хүртэл өөрчлөхөд хүргэдэг.

Хэлэлцсэн арга нь энгийн, хямд бөгөөд богино хугацаанд дуусгах боломжтой. Дараахь зүйлд бид өөр өөр байрлалд нэмэлт судал нэмж, шингээлтийн туузыг шалгахыг хичээх болно. Түүнчлэн геометрийн дифракцийн онолын аргыг ашиглан асуудлын онолын шинжилгээ хийх ажил хийгдэнэ.

P2F- 23-NXA антенны алслагдсан талбайн цацрагийн загвар шугаман хэмжээ - туйлын график

Цагаан будаа. 7. Судалгүй, судалтай DN антен P2F-23-NXA

Антенны харьцуулалтын параметрүүд

Хажуугийн дэлбээний түвшин

Техникийн баримт бичгийн дагуу онолын загвар (Ma11a програм) загвар 18 дБ 15 дБ

Судалгүй хэмжсэн загвар 12.43 дБ

Судалтай хэмжсэн загвар Олон замтай Олон замгүй

D D, dB градусаар гол дэлбэнгийн өргөн

Онолын ДН (програм Ма^аб) 16,161.45 22.07.

Техникийн баримт бичгийн DN 16,161.45 22.07

Судалгүй хэмжсэн хээ 14,210.475 23.23

Судалтай хэмжсэн хээ 14,210.475 23.23

Уран зохиол

1. Баланис. C Антенны онол. 3-р хэвлэл. Вилли 2005 он.

2. Антенны IEEE стандарт туршилтын журам IEEE Std. 149 - 1965 он.

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

4. Searle AD., Humphrey AT. Бага хажуугийн тусгалтай антенны загвар. Антен ба тархалт, Аравдугаар олон улсын бага хурал (Conf. Publ. No. 436) 1-р боть, 1997 оны 4-р сарын 14-17 Хуудас:17 - 20 боть1. 2008 оны 1-р сарын 26-нд IEEE мэдээллийн сангаас авсан.

5. Schrank H. Бага хажуугийн тусгалтай антеннууд. Antennas and Propagation Society Newsletter, IEEE Volume 27, Дугаар 2, 1985 оны 4-р сарын Хуудас:5 - 16. IEEE мэдээллийн сангаас 2008 оны 1-р сарын 26-нд авсан.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Sidelobe түвшинг бууруулах замаар strut хэлбэрийг сайжруулах. Antennas and Propagation, IEEE Transactions on Volume 32, Issue 7, Jul 1984, Page(s):698 - 705. IEEE мэдээллийн сангаас 2008 оны 1-р сарын 26-нд авсан.

7. D. C Jenn, W. V. T. Rusch. IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int.-д "Эсэргүүцэх гадаргууг ашиглан бага хажуугийн тусгалын загвар". Симп. Ухах, боть. Би болох уу

1990, х. 152. 2008 оны 1-р сарын 26-нд IEEE мэдээллийн сангаас авсан.

8. D. C Jenn, W. V. T. Rusch. "Эсэргүүцэх гадаргууг ашиглан бага хажуугийн тусгалын синтез ба дизайн" IEEE Trans. Antennas Propagat., боть. 39, х. 1372, 9-р сар.

1991. 2008 оны 1-р сарын 26-нд IEEE мэдээллийн сангаас авсан.

9. Лам А.Д., Cjamlcoals P.J.B. IEEE Proc, дахин тохируулж болох тусгалын антентай дасан зохицох боломжтой null хэлбэр. H, 1995, 142, (3), х. 220-224. 2008 оны 1-р сарын 26-нд IEEE мэдээллийн сангаас авсан.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Sidelobe reduction of a parabolic reflector with helper reflectors. Антен ба тархалт, IEEE Transactions дээр. 35-р боть, 12-р дугаар, 1987 оны 12-р сар Хуудас:1367-1374. 2008 оны 1-р сарын 26-нд IEEE мэдээллийн сангаас авсан.

Хажуугийн дэлбэнгийн хүсэлтийг дарахын тулд гол болон хажуугийн дэлбэнгийн цацрагийн энергийн түвшний зөрүүг ашиглана.

1.2.1. Хяналтын цамхгийн чиглэлийн хэв маягийн хажуугийн дэлбэнгийн хүсэлтийг дарах нь гурван импульсийн систем гэж нэрлэгддэг (2-р зургийг үз) ашиглан хийгддэг.

Цагаан будаа. 2 Гурван импульсийн системийг ашиглан DRL хажуугийн дэлбэнгийн хүсэлтийг дарах

Чиглэлийн радарын антеннаас ялгарах P1 ба РЗ хоёр хүсэлтийн кодын импульс дээр тусдаа бүх чиглэлтэй антеннаас (дарангуйлах антен) ялгардаг гурав дахь импульс P2 (дарангуйлах импульс) нэмэгддэг. Хугацаа дарах импульс нь хүсэлтийн кодын эхний импульсээс 2 мкс хоцордог. Дарах антенны цацрагийн энергийн түвшинг хүлээн авах цэгүүдэд дарах дохионы түвшин нь хажуугийн дэлбэнгийн ялгаруулдаг дохионы түвшингээс илт их, гол дэлбэнгийн ялгаруулдаг дохионы түвшингээс бага байхаар сонгосон. .

Транспондер нь P1, RZ кодын импульс ба P2 дарах импульсийн далайцыг харьцуулдаг. Байцаалтын кодыг хажуугийн дэлбэнгийн чиглэлд хүлээн авах үед дарах дохионы түвшин байцаалтын кодын дохионы түвшинтэй тэнцүү буюу түүнээс их байвал хариу өгөхгүй. P1, RZ-ийн түвшин нь P2-ийн түвшнээс 9 дБ ба түүнээс дээш байх үед л хариу үйлдэл хийнэ.

1.2.2. Буух радарын хэв маягийн хажуугийн дэлбэнгийн хүсэлтийг дарах нь хөвөгч босго бүхий дарах аргыг хэрэгжүүлдэг BPS блокт хийгддэг (3-р зургийг үз).

Зураг.3 Хариу дохионы багц хүлээн авах
хөвөгч босго бүхий дарах системийг ашиглах үед

Энэ арга нь BPS-д инерцийн хяналтын системийг ашиглан цацрагийн үндсэн дэлбэнгээс хүлээн авсан дохионы түвшинг хүчдэлийн хэлбэрээр хадгалдаг явдал юм. Хажуугийн дэлбэнгийн дохионы түвшнээс давсан өгөгдсөн түвшинд тохирсон энэ хүчдэлийн нэг хэсгийг өсгөгчийн гаралтын босго болгон тохируулах ба дараагийн цацрагийн үед хүсэлтийн дохио нь энэ босго хэмжээнээс давсан тохиолдолд л хариу үйлдэл үзүүлнэ. . Энэ хүчдэлийг дараагийн цацрагт тохируулна.

1.3. Хариу дохионы бүтэц

Мэдээллийн дурын үгийг агуулсан хариу дохио нь координатын код, түлхүүр код, мэдээллийн кодоос бүрдэнэ (Зураг 4а*-г үзнэ үү).

Зураг.4 Хариултын кодын бүтэц

Координатын код нь хоёр импульстэй, түүний бүтэц нь мэдээллийн үг бүрт өөр өөр байдаг (4б,в* зургийг үз).

Түлхүүр код нь гурван импульс бөгөөд түүний бүтэц нь мэдээллийн үг бүрт өөр өөр байдаг (Зураг 4b,c *-г үзнэ үү).

Мэдээллийн код нь 20 бит хоёртын кодыг бүрдүүлдэг 40 импульс агуулдаг. Цэнэглэх бүр (4a, d-р зургийг үз) нь 160 μс зайтай хоёр импульс агуулдаг. Нэг цэнэгийн импульсийн хоорондох зай нь бусад цэнэгийн импульсээр дүүрдэг. Бит бүр нь хоёртын мэдээллийг агуулдаг: "1" тэмдэгт эсвэл "0" тэмдэгт. SO-69 транспондерт идэвхтэй түр зогсоох аргыг хоёр тэмдэгтийг дамжуулахад ашигладаг бөгөөд "0" тэмдэг нь "1" тэмдэгтийн импульс байх агшинтай харьцуулахад 4 μс хойшлогдсон импульсээр дамждаг. дамжуулсан. Цифр бүрийн импульсийн хоёр боломжит байрлалыг ("1" эсвэл "0") загалмайгаар харуулав. Бие биенээ дагаж байгаа хоёр "1" (эсвэл "0") тэмдгийн хоорондох хугацааны интервалыг 8 μs гэж үзнэ. Тиймээс дараалсан "1" ба "0" тэмдэгтүүдийн хоорондох зай 12 μs байх ба хэрэв "0" тэмдэгтийн ард "1" тэмдэг байвал импульсийн хоорондох зай 4 μs байна.

Эхний бит нь нэг импульс дамжуулдаг бөгөөд энэ нь 4 мкс-ээр хойшлогдсон бол нэг импульс, 8 мкс-ээр хойшлогдсон бол тэгийг илэрхийлдэг. Хоёр дахь бит нь мөн нэг импульс дамжуулдаг бөгөөд энэ нь өмнөх биттэй харьцуулахад 4 мкс-ээр хойшлогдсон бол 2, 8 мкс-ээр хойшлогдсон бол тэг болно. Гурав дахь цифр нь 4 ба 0-ийг дамжуулдаг бөгөөд тэдгээрийн байрлалаас хамааран 4-р цифр нь 8 ба 0-ийг дамжуулдаг.

Жишээлбэл, 6 дугаарыг хоёртын тэмдэглэгээнд 0110 тоо, өөрөөр хэлбэл 0+2+4+0 нийлбэр хэлбэрээр дамжуулдаг (1-р зургийг үз).

160 мкс-д дамжуулагдсан мэдээллийг дараагийн 160 мкс-д хоёр дахь удаагаа дамжуулдаг бөгөөд энэ нь мэдээлэл дамжуулах дуу чимээний дархлааг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.

Загварын өргөн (үндсэн дэлбэн) нь ялгарах цахилгаан соронзон энергийн концентрацийн зэргийг тодорхойлдог.

Загварын өргөн гэдэг нь цахилгаан соронзон орны хүч чадлын далайц нь хамгийн их утгаас 0.707 түвшин (эсвэл эрчим хүчний нягтын хамгийн их утгаас 0.5 түвшин) байх гол дэлбэн доторх хоёр чиглэлийн хоорондох өнцөг юм.

Загварын өргөнийг дараах байдлаар тодорхойлно: 2θ 0.5 нь 0.5 түвшний чадлын хувьд загварын өргөн; 2θ 0.707 - 0.707 түвшний эрчмийн дагуу загварын өргөн.

Дээр үзүүлсэн E эсвэл H индекс нь харгалзах хавтгай дахь хээний өргөнийг илэрхийлнэ: , . Хүч чадлын 0.5 түвшин нь талбайн хүч чадлын 0.707 түвшин эсвэл логарифмын масштабаар 3 дБ-ийн түвшинтэй тохирч байна.

Талбайн хүч, хүч эсвэл логарифмын масштабаар илэрхийлэгдэж, харгалзах түвшинд хэмжсэн ижил антенны цацрагийн өргөн нь ижил байна.

Туршилтаар хээний өргөнийг нэг буюу өөр координатын системд дүрсэлсэн загварын графикаас хялбархан олох боломжтой, жишээлбэл, зурагт үзүүлсэн шиг.

Загварын хажуугийн дэлбэнгийн түвшин нь антенны цахилгаан соронзон орны хуурамч цацрагийн түвшинг тодорхойлдог. Энэ нь радиотехникийн төхөөрөмжийн ажиллагааны нууцлал, ойролцоох радио электрон системтэй цахилгаан соронзон нийцтэй байдлын чанарт нөлөөлдөг.

Хажуугийн харьцангуй түвшин нь хажуугийн дэлбэнгийн хамгийн их чиглэл дэх талбайн хүч чадлын далайцын гол дэлбэнгийн хамгийн их чиглэл дэх талбайн хүч чадлын далайцын харьцаа юм.

Практикт энэ түвшинг үнэмлэхүй нэгжээр эсвэл децибелээр илэрхийлдэг. Эхний хажуугийн дэлбээний түвшин хамгийн их сонирхол татдаг. Заримдаа тэд хажуугийн дэлбэнгийн дундаж түвшинд ажилладаг.

4. Дамжуулах антенны чиглэлийн коэффициент ба олз.

Чиглэлийн коэффициент нь бөмбөрцөг хэлбэртэй бүрэн бүх чиглэлтэй (изотроп) ялгаруулагч болох жишиг антентай харьцуулахад бодит антенны чиглэлийн шинж чанарыг тоон хувьд тодорхойлдог.

Үр ашгийн коэффициент нь бодит (чиглэл) антенны эрчим хүчний урсгалын нягтрал P(θ,φ) нь тэжээлийн урсгалын нягтаас хэд дахин их байгааг харуулсан тоо юм.

Антеннуудын цацрагийн хүч ижил байх тохиолдолд ижил чиглэлд, ижил зайд байрлах лавлагаа (бүх чиглэлтэй) антенны PE (θ,φ):

(1)-ийг харгалзан бид дараахь зүйлийг олж авах боломжтой.

Энд D 0 нь хамгийн их цацрагийн чиглэлийн чиглэл юм.

Практикт антенны үр ашгийн тухай ярихдаа бид антенны цацрагийн загвараар бүрэн тодорхойлогддог утгыг хэлнэ.

Инженерийн тооцоололд үндсэн хавтгай дахь антенны загварын өргөнтэй чиглүүлэх коэффициентийг холбодог ойролцоогоор эмпирик томъёог ашигладаг.

Практикт антенны цацрагийн хүчийг тодорхойлоход хэцүү байдаг (түүнээс гадна лавлагаа ба бодит антеннуудын цацрагийн чадлын тэгш байдлын нөхцлийг биелүүлэх) тул антенны ашиг тусын тухай ойлголтыг нэвтрүүлсэн бөгөөд үүнд антенны ашиг тусыг харгалзан үзэх болно. зөвхөн антенны фокусын шинж чанараас гадна нэг төрлийн энергийг нөгөөд хувиргах чадвар.

Энэ нь үр ашгийн хүчин зүйлтэй төстэй тодорхойлолтод нөхцөл байдал өөрчлөгдөж, лавлагааны антенны үр ашиг нь нэгдмэл байдалтай тэнцүү байх нь тодорхой байна.

Энд P A нь антенд нийлүүлсэн хүч юм.

Дараа нь чиглэлийн коэффициентийг чиглэлийн коэффициентээр дараах байдлаар илэрхийлнэ.

Энд η A нь антенны үр ашиг юм.

Практикт G 0 ашигладаг - хамгийн их цацрагийн чиглэлд антенны өсөлт.

5. Фазын цацрагийн загвар. Антенны фазын төвийн тухай ойлголт.

Фазын цацрагийн загвар нь антеннаас ялгарах цахилгаан соронзон орны фазын өнцгийн координатаас хамаарах хамаарлыг хэлнэ. Антенны алслагдсан бүсэд талбайн векторууд E ба H нь фазтай байдаг тул фазын загвар нь антеннаас ялгарах EMF-ийн цахилгаан ба соронзон бүрэлдэхүүн хэсгүүдтэй адил хамааралтай байдаг. FDN-ийг дараах байдлаар тодорхойлно.

r = const-ийн хувьд Ψ = Ψ (θ,φ) байна.

Хэрэв r = const үед Ψ (θ,φ) байвал энэ нь антенн нь бөмбөрцөг хэлбэртэй долгионы фазын урд хэсгийг бүрдүүлдэг гэсэн үг юм. Координатын системийн гарал үүсэл байрладаг энэ бөмбөрцгийн төвийг антенны фазын төв (PCA) гэж нэрлэдэг. Бүх антеннуудад фазын төв байдаггүй.

Фазын төв болон тэдгээрийн хооронд тодорхой тэг бүхий олон дэлбэнгийн далайцын загвар бүхий антеннуудын хувьд зэргэлдээх дэлбэнгийн талбайн фаз нь (180 0) ялгаатай байна. Нэг антенны далайц ба фазын цацрагийн хэв маягийн хоорондын хамаарлыг дараах зургаар үзүүлэв.

Цахилгаан соронзон долгионы тархалтын чиглэл ба түүний фазын фронтын байрлал нь орон зайн цэг бүрт харилцан перпендикуляр байдаг тул долгионы фазын урд талын байрлалыг хэмжих замаар цацрагийн эх үүсвэр рүү чиглэсэн чиглэлийг (чиглэл) шууд бусаар тодорхойлох боломжтой. фазын аргаар олох).

• Антенны цацрагийн хэв маягийн хажуугийн дэлбэнгийн түвшин (SLL) нь хажуугийн дэлбэнгийн чиглэлд антенны цацрагийн харьцангуй (хамгийн их цацрагийн загварт нормчлогдсон) түвшин юм. Дүрмээр бол UBL-ийг децибелээр илэрхийлдэг ба бага тохиолдолд UBL-ийг "хүчээр" эсвэл "талбайгаар" тодорхойлдог.

  Бодит (хязгаарлагдмал хэмжээтэй) антенны загвар нь хэв маягийн үндсэн дэлбэнгийн төв болох дэлхийн максимум, түүнчлэн хэв маягийн бусад орон нутгийн максимумууд ба харгалзах тал гэж нэрлэгддэг хэлбэлзлийн функц юм. хэв маягийн дэлбэн. Хажуугийн нэр томъёог шууд утгаар нь биш харин хажуу тийш гэж ойлгох хэрэгтэй (дэлбээ "хажуу тийш" чиглэсэн). DN-ийн дэлбэнүүдийг дарааллаар нь дугаарлаж, үндсэн нэгээс нь эхлэн тэг тоог өгдөг. Антенны сийрэг массив дээр гарч буй хэв маягийн дифракцийн (хөндлөнгийн) дэлбээг нь хажуугийн гэж тооцогддоггүй. Загварын дэлбэнүүдийг тусгаарлах хээний минимумыг тэг гэж нэрлэдэг (загварын тэгийн чиглэлд цацрагийн түвшин нь дур зоргоороо бага байж болох ч бодит байдал дээр цацраг үргэлж байдаг). Хажуугийн цацрагийн бүсийг дэд бүсүүдэд хуваадаг: ойрын хажуугийн дэлбэнгийн бүс (загварын гол дэлбэнтэй зэргэлдээх), завсрын бүс ба хойд талын дэлбээний бүс (бүх арын хагас бөмбөрцөг).

  UBL гэж бид загварын хамгийн том хажуугийн дэлбэнгийн харьцангуй түвшинг хэлнэ. Дүрмээр бол хамгийн том хажуугийн дэлбэн нь эхний (үндсэн хэсэгтэй зэргэлдээх) хажуугийн дэлбээ юм. Өндөр чиглэлтэй антеннуудын хувьд хажуугийн цацрагийн дундаж түвшинг мөн ашигладаг (хамгийн ихдээ нормчлогдсон хэв маягийг хажуугийн цацрагийн секторт дундажлана) өнцөг) ба алсын хажуугийн дэлбэнгийн түвшин (арын хажуугийн дэлбээний талбайн хамгийн том хажуугийн дэлбээний харьцангуй түвшин).

  Уртааш цацрагийн антеннуудын хувьд цацрагийн түвшинг "арцаа" чиглэлд (цацрагийн хэв маягийн үндсэн дэлбэнгийн чиглэлийн эсрэг чиглэлд) үнэлэхийн тулд харьцангуй арын цацрагийн түвшний параметрийг ашигладаг (Англи хэлний урд/арын, F/B - урагш/буцах харьцаа), мөн UBL-ийг тооцоолохдоо энэ цацрагийг тооцдоггүй. Мөн "хажуугийн" чиглэлд (загварын үндсэн дэлбээнд перпендикуляр чиглэлд) цацрагийн түвшинг үнэлэхийн тулд харьцангуй хажуугийн цацрагийн параметр (Англи урд/тал, F/S - урагш/хажуугийн харьцаа) ашиглаж байна.

  UBL, түүнчлэн цацрагийн хэв маягийн үндсэн дэлбэнгийн өргөн нь радио инженерийн системийн нарийвчлал, дуу чимээний дархлааг тодорхойлдог параметрүүд юм. Тиймээс антенныг хөгжүүлэх техникийн үзүүлэлтүүдэд эдгээр параметрүүдийг ихээхэн ач холбогдол өгдөг. Цацрагийн өргөн болон UBL нь антеныг ашиглалтад оруулах үед болон ашиглалтын явцад хоёуланд нь хянагддаг.

Холбогдох ойлголтууд

Фотоник болор нь үе үе өөрчлөгддөг диэлектрик тогтмол эсвэл нэг төрлийн бус бүтэцтэй, гэрлийн долгионы урттай харьцуулах хугацаатай хатуу бүтэц юм.

Шилэн Брагг сараалж (FBG) нь оптик шилэн кабелийн гэрэл дамжуулах цөмд үүссэн тархсан Bragg цацруулагч (дифракцийн торны нэг төрөл) юм. FBG нь нарийн тусгалын спектртэй бөгөөд шилэн лазер, шилэн кабелийн мэдрэгч, лазер, лазер диод гэх мэт долгионы уртыг тогтворжуулах, өөрчлөхөд ашигладаг.

Антенны уртын дагуух гүйдлийн тархалтыг тогтмол байлга.

Бодит антенууд (жишээлбэл, оролт долгион хөтлүүр) эсвэл хэвлэмэл антенны массивууд нь ихэвчлэн яг ийм одоогийн хуваарилалттай байдаг. Ийм антенны цацрагийн хэв маягийг тооцоолъё.

Одоо нормчлогдсон хэв маягийг бүтээцгээе:

(4.1.)

Цагаан будаа. 4.3 Гүйдлийн жигд тархалттай шугаман антенны цацрагийн загвар

Энэ цацрагийн загварт дараахь хэсгүүдийг ялгаж болно.

1) Гол дэлбээ нь цацрагийн хэв маягийн талбайн хамгийн их байх хэсэг юм.

2) Хажуугийн дэлбээнүүд.

Дараах зурагт туйлын координатын систем дэх цацрагийн хэв маягийг харуулав
илүү харагдах дүр төрхтэй (Зураг 4.4).

Цагаан будаа. 4.4 Туйлын координатын систем дэх жигд гүйдлийн тархалттай шугаман антенны цацрагийн загвар

Антенны чиглэлийн тоон үнэлгээг ихэвчлэн антенны гол дэлбэнгийн өргөн гэж үздэг бөгөөд энэ нь дээд хэмжээнээс -3 дБ-ийн түвшин эсвэл тэг цэгээр тодорхойлогддог. Тэгийн түвшинд үндэслэн гол дэлбэнгийн өргөнийг тодорхойлъё. Энд бид өндөр чиглэлтэй антеннуудын хувьд ойролцоогоор таамаглаж болно:
. Системийн үржүүлэгч тэгтэй тэнцүү байх нөхцөлийг ойролцоогоор дараах байдлаар бичиж болно.

Үүнийг харгалзан үзвэл
, сүүлчийн нөхцөлийг дараах байдлаар дахин бичиж болно.

Антенны цахилгааны уртын том утгын хувьд (антенны үндсэн хэсгийн хагас өргөний жижиг утгын хувьд) жижиг аргументийн синус нь ойролцоогоор утгатай тэнцүү болохыг харгалзан үзнэ. Аргументийн сүүлийн хамаарлыг дараах байдлаар дахин бичиж болно.

Эндээс бид эцэст нь гол дэлбэнгийн өргөн ба антенны хэмжээг долгионы уртын фракцаар холбосон хамаарлыг олж авна.

Сүүлчийн харилцаанаас чухал дүгнэлт гарч байна: тогтмол долгионы урттай фазын шугаман антенны хувьд антенны уртыг нэмэгдүүлэх нь цацрагийн хэв маягийг нарийсгахад хүргэдэг.

Энэ антенн дахь хажуугийн дэлбэнгийн түвшинг тооцоолъё. (4.1) хамаарлаас бид эхний (хамгийн их) хажуугийн дэлбээний өнцгийн байрлалын нөхцөлийг олж авч болно.

(-13 дБ)

Энэ тохиолдолд хажуугийн дэлбэнгийн түвшин нь антенны урт ба давтамжаас хамаардаггүй бөгөөд зөвхөн далайцын гүйдлийн тархалтын төрлөөр тодорхойлогддог. UBL-ийг багасгахын тулд хүлээн зөвшөөрөгдсөн далайцын тархалтын төрлөөс татгалзаж, антенны ирмэг рүү буурах тархалт руу шилжих хэрэгтэй.

5. Шугаман антенны массив

5.1. Өдрийн lar гэсэн илэрхийллийг гаргаж байна

Илэрхийлэл 4.2. шугаман тасралтгүй антенны системийн талбараас салангид антенны массивын талбар руу хялбархан шилжих боломжийг танд олгоно. Үүнийг хийхийн тулд элементүүдийн өдөөх далайц болон харгалзах координаттай тохирох жин бүхий торны функц (гурвалжин функцуудын багц) хэлбэрээр интеграл тэмдгийн дор одоогийн тархалтыг зааж өгөхөд хангалттай. Энэ тохиолдолд үр дүн нь салангид Фурье хувиргалт хэлбэрээр антенны массивын цацрагийн загвар юм. Магистрын оюутнууд энэ аргыг бие даан хэрэгжүүлэхийг дасгал болгон үлдээдэг.

6. Тухайн өдрийн afr-ийн нийлэгжилт.

6.1. Түүхэн тойм, антенны синтезийн асуудлын онцлог.

Ихэнхдээ радио системийн зөв ажиллагааг хангахын тулд тэдгээрийн нэг хэсэг болох антенны төхөөрөмжид тусгай шаардлага тавьдаг. Тиймээс тодорхой шинж чанартай антеннуудын дизайн хийх нь хамгийн чухал ажлуудын нэг юм.

Үндсэндээ антенны төхөөрөмжийн цацрагийн загварт (DP) тавигдах шаардлагууд нь маш олон янз байдаг: хэв маягийн үндсэн дэлбэнгийн тодорхой хэлбэр (жишээлбэл, сектор ба косекант хэлбэрээр), тодорхой түвшний хажуугийн дэлбэн, өгөгдсөн чиглэлд эсвэл өгөгдсөн өнцгийн мужид шумбах шаардлагатай байж болно. Эдгээр асуудлыг шийдвэрлэхэд зориулагдсан антенны онолын хэсгийг антенны синтезийн онол гэж нэрлэдэг.

Ихэнх тохиолдолд нийлэгжилтийн асуудлыг шийдэх тодорхой шийдэл олдоогүй бөгөөд бид ойролцоо аргуудын талаар ярьж болно. Ийм асуудлыг нэлээд удаан хугацаанд судалж, олон арга, арга техникийг олсон. Антенны синтезийн асуудлыг шийдвэрлэх аргууд нь мөн тодорхой шаардлагад нийцдэг: хурд; тогтвортой байдал, өөрөөр хэлбэл. параметрийн бага зэргийн өөрчлөлтөд бага мэдрэмжтэй байх (давтамж, антенны хэмжээ гэх мэт); практик боломж. Хамгийн энгийн аргуудыг авч үздэг: хэсэгчилсэн диаграмм ба Фурье интеграл. Эхний арга нь Фурье хувиргалтын аналог ба далайц-фазын тархалт ба хэв маягийн хоорондын холболт дээр суурилдаг бол хоёр дахь нь хэв маягийн цувааг үндсэн функцууд (хэсэгчилсэн загвар) болгон өргөжүүлэхэд суурилдаг. Ихэнхдээ эдгээр аргуудаар олж авсан шийдлүүдийг практикт хэрэглэхэд хэцүү байдаг (антеннууд нь багажийн шинж чанар муутай, далайцын фазын хуваарилалт (APD) нь хэрэгжүүлэхэд хэцүү, шийдэл нь тогтворгүй байдаг). PRA-ийн хязгаарлалтыг харгалзан үзэх, гэж нэрлэгддэг зүйлээс зайлсхийх боломжийг олгодог аргуудыг авч үздэг. "хэт чиглүүлэх нөлөө".

Холимог синтезийн асуудлыг тусад нь тодруулах нь зүйтэй бөгөөд тэдгээрийн хамгийн чухал нь фазын синтезийн асуудал, тухайлбал өгөгдсөн далайцын фазын тархалтыг олох, шаардлагатай загварт хүргэдэг. Фазын синтезийн асуудлуудын хамаарлыг үе шаттай массив антеннуудын (PAA) өргөн хэрэглээтэй холбон тайлбарлаж болно. Ийм асуудлыг шийдвэрлэх аргуудыг, мөн хэсэгт тайлбарласан болно.