Zníženie úrovne bočných lalokov zrkadlových antén umiestnením kovových pásikov do otvoru

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

Univerzita Notre Dame, Tripolis, Libanon

Úvod

Vo svete rastúcej mobility narastá potreba ľudí spájať sa a pristupovať k informáciám bez ohľadu na to, kde sa informácie nachádzajú, alebo od jednotlivca. Z týchto úvah nemožno poprieť, že telekomunikácie, konkrétne prenos signálov na veľké vzdialenosti, sú naliehavou potrebou. Požiadavky na to, aby systémy bezdrôtovej komunikácie boli také dokonalé a všadeprítomné, znamenajú, že je potrebné vyvinúť stále efektívnejšie systémy. Pri zlepšovaní systému je hlavným počiatočným krokom zlepšenie antén, ktoré sú hlavným prvkom súčasných a budúcich systémov bezdrôtová komunikácia. V tejto fáze zlepšením kvality parametrov antény pochopíme zníženie úrovne jej bočných lalokov jej vyžarovacieho diagramu. Zníženie úrovne bočných lalokov by prirodzene nemalo ovplyvniť hlavný lalok diagramu. Zníženie hladiny bočný lalokžiaduce, pretože pre antény používané ako prijímače bočné laloky robia systém zraniteľnejším voči bludným signálom. Vo vysielacích anténach bočné laloky znižujú informačnú bezpečnosť, pretože signál môže byť prijatý nežiaducou prijímacou stranou. Hlavným problémom je, že čím vyššia je úroveň bočného laloku, tým vyššia je pravdepodobnosť rušenia v smere bočného laloku s najvyššou úrovňou. Okrem toho zvýšenie úrovne bočných lalokov znamená, že výkon signálu sa zbytočne rozptýli. Uskutočnilo sa veľa výskumov (pozri napríklad ), ale účelom tohto článku je preskúmať metódu „polohovania pásu“, ktorá sa ukázala ako jednoduchá, efektívna a lacná. Akákoľvek parabolická anténa

môžu byť vyvinuté alebo dokonca modifikované pomocou tejto metódy (obr. 1), aby sa znížilo rušenie medzi anténami.

Vodivé pásiky však musia byť veľmi presne umiestnené, aby sa dosiahlo zmenšenie bočných lalokov. V tomto dokumente je experimentálne testovaná metóda "polohovania pásu".

Popis úlohy

Problém je formulovaný nasledovne. Pre konkrétnu parabolickú anténu (obr. 1) je potrebné znížiť úroveň prvého bočného laloku. Vyžarovací diagram antény nie je nič iné ako Fourierova transformácia funkcie budenia apertúry antény.

Na obr. Obrázok 2 ukazuje dva diagramy parabolickej antény - bez pruhov (plná čiara) a s pruhmi (čiara označená *), znázorňujúce skutočnosť, že pri použití pruhov sa úroveň prvého bočného laloku znižuje, ale úroveň hlavný lalok tiež klesá a úroveň tiež mení zostávajúce okvetné lístky. To ukazuje, že poloha pruhov je veľmi kritická. Pásiky je potrebné umiestniť tak, aby sa šírka hlavného laloka pri polovičnom výkone alebo zisk antény výrazne nezmenili. Úroveň zadného laloku by sa tiež nemala výrazne meniť. Zvýšenie úrovne zostávajúcich okvetných lístkov nie je také významné, pretože úroveň týchto okvetných lístkov je zvyčajne oveľa jednoduchšie znížiť ako úroveň prvých bočných lalokov. Toto zvýšenie by však malo byť mierne. Pripomeňme si tiež, že Obr. 2 je ilustračný.

Z vyššie uvedených dôvodov je pri použití metódy „umiestnenia pásikov“ potrebné mať na pamäti nasledovné: pásiky musia byť kovové, aby plne odrážali elektrické pole. V tomto prípade je možné jasne určiť polohu pruhov. Aktuálne meranie úrovne bočných lalokov

Ryža. 2. Vyžarovací diagram antény bez pruhov (plný)

a s pruhmi (

Ryža. 3. Teoretický normalizovaný diagram žiarenia v dB

používajú sa dve metódy – teoretická a experimentálna. Obe metódy sa navzájom dopĺňajú, ale keďže naše dôkazy sú založené na porovnaní experimentálnych schém antén bez porúch a s pruhmi, v tomto prípade použijeme experimentálnu metódu.

A. Teoretická metóda. Táto metóda pozostáva z:

Nájdenie teoretického vyžarovacieho diagramu (RP) testovanej antény,

Merania bočných lalokov tohto vzoru.

Vzor môže byť prevzatý z technickej dokumentácie antény alebo môže byť vypočítaný napríklad pomocou programu Ma1!ab alebo pomocou akéhokoľvek iného vhodného programu s použitím známych vzťahov pre pole.

Ako testovaná anténa bola použitá zrkadlová parabolická anténa P2P-23-YHA. Teoretická hodnota DP bola získaná pomocou vzorca pre kruhovú apertúru s rovnomerným budením:

]ka2E0e іkg Jl (ka 8Іпв)

Merania a výpočty boli vykonávané v E-rovine. Na obr. Obrázok 3 zobrazuje normalizovaný diagram žiarenia v systéme polárnych súradníc.

B. Experimentálna metóda. V experimentálnej metóde sa musia použiť dve antény:

Testovaná prijímacia anténa,

Vysielacia anténa.

Vzor testovanej antény sa určí jej otočením a upevnením úrovne poľa s požadovanou presnosťou. Na zlepšenie presnosti je vhodnejšie vykonávať údaje v decibeloch.

B. Nastavenie úrovne bočných lalokov. Podľa definície sú prvé bočné okvetné lístky tie, ktoré sú najbližšie k hlavnému okvetnému lístku. Na fixáciu ich polohy je potrebné zmerať uhol v stupňoch alebo radiánoch medzi smerom hlavného žiarenia a smerom maximálneho žiarenia prvého ľavého alebo pravého laloku. Smery ľavého a pravého bočného laloku by mali byť rovnaké kvôli symetrii vzoru, ale v experimentálnom vzore to tak nemusí byť. Ďalej je potrebné určiť aj šírku bočných lalokov. Dá sa definovať ako rozdiel medzi nulami vzoru vľavo a vpravo od bočného laloku. Aj tu treba očakávať symetriu, ale len teoreticky. Na obr. Obrázok 5 ukazuje experimentálne údaje o stanovení parametrov bočného laloku.

Ako výsledok série meraní bola určená poloha pásikov pre anténu P2P-23-YXA, ktoré sú určené vzdialenosťou (1,20-1,36)^ od osi symetrie antény k pásu.

Po určení parametrov bočného laloku sa určí poloha pruhov. Zodpovedajúce výpočty sa uskutočňujú pre teoretické aj experimentálne vzory pomocou rovnakej metódy, opísanej nižšie a znázornenej na obr. 6.

Konštanta d - vzdialenosť od osi symetrie parabolickej antény k pásu umiestnenému na povrchu otvoru parabolického zrkadla je určená nasledujúcim vzťahom:

„d<Ф = ъ,

kde d je experimentálne nameraná vzdialenosť od bodu symetrie na povrchu zrkadla k pásu (obr. 5); 0 - experimentálne zistený uhol medzi smerom hlavného žiarenia a smerom maxima bočného laloku.

Rozsah hodnôt C sa zistí vzťahom: c! = O/dv

pre hodnoty 0 zodpovedajúce začiatku a koncu bočného laloku (zodpovedajúce nulám vzoru).

Po určení rozsahu C sa tento rozsah rozdelí na množstvo hodnôt, z ktorých sa experimentálne vyberie optimálna hodnota

Ryža. 4. Experimentálne nastavenie

Ryža. 5. Experimentálne stanovenie parametrov bočného laloku Obr. 6. Spôsob polohovania pásu

výsledky

Testovalo sa niekoľko polôh pásikov. Pri oddialení prúžkov od hlavného laloku, ale v zistenom rozsahu C, sa výsledky zlepšili. Na obr. Obrázok 7 ukazuje dva vzory bez pruhov a s pruhmi, ktoré demonštrujú jasné zníženie úrovne bočných lalokov.

V tabuľke Tabuľka 1 ukazuje porovnávacie parametre vzoru z hľadiska úrovne bočných lalokov, smerovosti a šírky hlavného laloku.

Záver

Zníženie úrovne bočných lalokov pri použití pásikov - o 23 dB (úroveň bočných lalokov antény bez pásikov -

12,43 dB). Šírka hlavného okvetného lístka zostáva takmer nezmenená. Uvedená metóda je veľmi flexibilná, pretože ju možno použiť na akúkoľvek anténu.

Určitou ťažkosťou je však vplyv viaccestných skreslení spojených s vplyvom zeme a okolitých objektov na obrazec, čo vedie k zmene úrovne bočných lalokov až o 22 dB.

Uvedená metóda je jednoduchá, lacná a dá sa dokončiť v krátkom čase. V nasledujúcom texte sa pokúsime pridať ďalšie pruhy v rôznych polohách a preskúmať absorpčné pruhy. Okrem toho sa bude pracovať na teoretickom rozbore problému pomocou metódy teórie geometrickej difrakcie.

Vyžarovací diagram vzdialeného poľa antény P2F- 23-NXA lineárna magnitúda - polárny graf

Ryža. 7. DN anténa P2F-23-NXA bez pásikov a s pásikmi

Porovnávacie parametre antén

Úroveň bočného laloku

Teoretický obrazec (program Ma11a) obrazec podľa technickej dokumentácie 18 dB 15 dB

Meraný obrazec bez pruhov 12,43 dB

Meraný vzor s pruhmi S multipath Bez multipath

Šírka hlavného laloka v stupňoch D D, dB

Teoretická DN (program Ma^ab) 16 161,45 22.07

DN za technickú dokumentáciu 16 161,45 22.07

Meraný vzor bez pásikov 14 210,475 23,23

Meraný vzor s pruhmi 14 210,475 23,23

Literatúra

1. Balanis. C Antenna Theory. 3. vyd. Wiley 2005.

2. Štandardné testovacie postupy IEEE pre antény IEEE Std. 149 - 1965.

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

4. Searle AD., Humphrey AT. Dizajn antény s nízkym bočným reflektorom. Antény a propagácia, Desiata medzinárodná konferencia na (Konf. Publ. č. 436) Ročník 1, 14.-17. apríla 1997 Strana(y):17 - 20 vol.1. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

5. Schrank H. Antény s nízkym bočným reflektorom. Spravodaj Antennas and Propagation Society Newsletter, IEEE zväzok 27, vydanie 2, apríl 1985 Strana(y):5 - 16. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Zníženie úrovne Sidelobe zlepšením tvaru vzpery. Antény a šírenie, Transakcie IEEE na zväzku 32, vydanie 7, júl 1984 Strana(y):698 - 705. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

7. D. C Jenn a W. V. T. Rusch. "Dizajn reflektora s nízkym bočným lalokom s použitím odporových povrchov" v IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int. Symp. Dig., zv. Ja, máj

1990, s. 152. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

8. D. C Jenn a W. V. T. Rusch. "Syntéza a dizajn reflektora s nízkym bočným lalokom s použitím odporových povrchov," IEEE Trans. Antennas Propagat., zv. 39, s. 1372, september.

1991. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

9. Monk A.D. a Cjamlcoals P.J.B. Adaptívna nulová formácia s rekonfigurovateľnou reflektorovou anténou, IEEE Proc. H, 1995, 142, (3), str. 220-224. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Sidelobe redukcia parabolického reflektora s pomocnými reflektormi. Antény a šírenie, IEEE transakcie zapnuté. Zväzok 35, číslo 12, december 1987 Strana(y):1367-1374. Získané 26. januára 2008 z databáz IEEE.

Na potlačenie požiadavky z bočných lalokov sa využíva rozdiel energetických hladín vyžarovania hlavného a bočného laloku.

1.2.1. Potlačenie požiadavky z bočných lalokov smerového obrazca riadiacich veží sa uskutočňuje pomocou takzvaného trojpulzného systému (pozri obr. 2*).

Ryža. 2 Potlačenie požiadavky z postranných lalokov DRL pomocou trojpulzného systému

K dvom impulzom kódu požiadavky P1 a РЗ vysielaným smerovou radarovou anténou sa pridáva tretí impulz P2 (pulz potlačenia), vysielaný samostatnou všesmerovou anténou (supresívna anténa). Impulz časového potlačenia sa oneskorí o 2 μs od prvého impulzu kódu požiadavky. Energetická úroveň vyžarovania potláčacej antény sa volí tak, že na prijímacích miestach je úroveň potláčacieho signálu zjavne väčšia ako úroveň signálov vyžarovaných bočnými lalokmi a nižšia ako úroveň signálov vyžarovaných hlavným lalokom. .

Transpondér porovnáva amplitúdy kódových impulzov P1, РЗ a potlačovacieho impulzu P2. Keď je dopytovací kód prijatý v smere bočných lalokov, keď je úroveň signálu potlačenia rovná alebo väčšia ako úroveň signálu dopytovacieho kódu, nevykoná sa žiadna odpoveď. Odozva sa vykoná len vtedy, keď je úroveň P1, RZ vyššia ako úroveň P2 o 9 dB alebo viac.

1.2.2. Potlačenie požiadavky z bočných lalokov obrazca pristávacieho radaru sa uskutočňuje v bloku BPS, ktorý implementuje metódu potlačenia s pohyblivým prahom (pozri obr. 3).

Obr.3 Príjem paketu signálov odpovede
pri použití systému potlačenia s pohyblivým prahom

Táto metóda spočíva v tom, že v BPS sa pomocou inerciálneho sledovacieho systému ukladá úroveň signálov prijímaných z hlavného laloku vyžarovacieho diagramu vo forme napätia. Časť tohto napätia, zodpovedajúca danej úrovni prekračujúcej úroveň signálov postranných lalokov, sa nastaví ako prahová hodnota na výstupe zosilňovača a pri ďalšom ožiarení sa odozva až vtedy, keď požiadavky na signály prekročia hodnotu tejto prahovej hodnoty. . Toto napätie sa upraví v nasledujúcich ožarovaniach.

1.3. Štruktúra signálu odozvy

Signál odpovede, ktorý obsahuje ľubovoľné slovo informácie, pozostáva zo súradnicového kódu, kľúčového kódu a informačného kódu (pozri obr. 4a*).

Obr.4 Štruktúra kódu odpovede

Súradnicový kód je dvojimpulzový, jeho štruktúra je pre každé slovo informácie iná (pozri obr. 4b,c*).

Kód kľúča je trojimpulzový, jeho štruktúra je odlišná pre každé slovo informácie (pozri obr. 4b,c*).

Informačný kód obsahuje 40 impulzov, ktoré tvoria 20 bitov binárneho kódu. Každý výboj (pozri obr. 4a, d) obsahuje dva impulzy vzdialené od seba 160 μs. Interval medzi impulzmi jedného výboja je vyplnený impulzmi iných výbojov. Každý bit nesie binárne informácie: znak „1“ alebo znak „0“. V transpondéri SO-69 sa metóda aktívnej pauzy používa na prenos dvoch symbolov, symbol „0“ sa vysiela s impulzom oneskoreným o 4 μs vzhľadom na časový okamih, v ktorom by bol impulz označujúci symbol „1“ prenášané. Dve možné pozície impulzov pre každú číslicu („1“ alebo „0“) sú označené krížikmi. Predpokladá sa, že časový interval medzi dvoma za sebou nasledujúcimi symbolmi „1“ (alebo „0“) je 8 µs. Preto interval medzi po sebe nasledujúcimi symbolmi „1“ a „0“ bude 12 µs, a ak za symbolom „0“ nasleduje symbol „1“, potom interval medzi impulzmi bude 4 µs.

Prvý bit vysiela jeden impulz, ktorý predstavuje jednotku, ak je oneskorený o 4 µs, a nulu, ak je oneskorený o 8 µs. Druhý bit tiež vysiela jeden impulz, ktorý je 2, ak je oneskorený o 4 µs vzhľadom na predchádzajúci bit, nula, ak je oneskorený o 8 µs. Tretia číslica vysiela 4 a 0, tiež v závislosti od ich polohy, 4. číslica prenáša 8 a 0.

Takže napríklad číslo 6 sa prenáša ako číslo 0110 v binárnom zápise, teda ako súčet 0+2+4+0 (pozri obr. 1)

Informácie prenesené za 160 μs sa prenesú druhýkrát v nasledujúcich 160 μs, čo výrazne zvyšuje odolnosť prenosu informácií voči šumu.

Šírka vzoru (hlavný lalok) určuje stupeň koncentrácie emitovanej elektromagnetickej energie.

Šírka vzoru je uhol medzi dvoma smermi a v rámci hlavného laloku, v ktorom je amplitúda intenzity elektromagnetického poľa úroveň 0,707 od maximálnej hodnoty (alebo úroveň 0,5 od maximálnej hodnoty hustoty výkonu).

Šírka vzoru je označená nasledovne: 20 0,5 je šírka vzoru z hľadiska výkonu na úrovni 0,5; 2θ 0,707 - šírka vzoru podľa intenzity na úrovni 0,707.

Index E alebo H uvedený vyššie znamená šírku vzoru v zodpovedajúcej rovine: , . Úroveň 0,5 výkonu zodpovedá úrovni 0,707 intenzity poľa alebo úrovni 3 dB na logaritmickej stupnici:

Šírka lúča tej istej antény, vyjadrená intenzitou poľa, výkonom alebo logaritmickou stupnicou a meraná na zodpovedajúcich úrovniach, bude rovnaká:

Experimentálne možno šírku vzoru ľahko zistiť z grafu vzoru zobrazeného v jednom alebo inom súradnicovom systéme, napríklad ako je znázornené na obrázku.

Úroveň bočných lalokov vzoru určuje stupeň rušivého vyžarovania elektromagnetického poľa anténou. Ovplyvňuje utajenie prevádzky rádiotechnického zariadenia a kvalitu elektromagnetickej kompatibility s blízkymi rádioelektronickými systémami.

Relatívna úroveň bočného laloka je pomer amplitúdy intenzity poľa v smere maxima bočného laloka k amplitúde intenzity poľa v smere maxima hlavného laloka:

V praxi sa táto úroveň vyjadruje v absolútnych jednotkách alebo v decibeloch. Úroveň prvého bočného laloku je najzaujímavejšia. Niekedy operujú s priemernou úrovňou bočných lalokov.

4. Smerový koeficient a zisk vysielacej antény.

Smerový koeficient kvantitatívne charakterizuje smerové vlastnosti skutočných antén v porovnaní s referenčnou anténou, ktorá je úplne všesmerovým (izotropným) žiaričom s guľovým vzorom:

Faktor účinnosti je číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je hustota toku výkonu P(θ,φ) skutočnej (smerovej) antény väčšia ako hustota toku výkonu.

PE (θ,φ) referenčnej (všesmerovej) antény pre rovnaký smer a rovnakú vzdialenosť za predpokladu, že vyžarovacie výkony antén sú rovnaké:

Ak vezmeme do úvahy (1), môžeme získať:

kde D 0 je smerovosť v smere maximálneho žiarenia.

V praxi, keď hovoríme o účinnosti antény, máme na mysli hodnotu, ktorá je úplne určená vyžarovacím diagramom antény:

V inžinierskych výpočtoch sa používa približný empirický vzorec, ktorý spája smerový faktor so šírkou vzoru antény v hlavných rovinách:

Keďže v praxi je ťažké určiť vyžarovací výkon antény (a ešte viac splniť podmienku rovnosti vyžarovacích výkonov referenčnej a reálnej antény), zavádza sa pojem zisk antény, ktorý zohľadňuje nie nielen zaostrovacie vlastnosti antény, ale aj jej schopnosť premieňať jeden typ energie na iný.

To je vyjadrené v skutočnosti, že v definícii podobnej faktoru účinnosti sa podmienka mení a je zrejmé, že účinnosť referenčnej antény sa rovná jednotke:

kde PA je výkon dodávaný do antény.

Potom sa smerový koeficient vyjadrí ako smerový koeficient takto:

kde η A je účinnosť antény.

V praxi sa používa G 0 - zisk antény v smere maximálneho vyžarovania.

5. Fázový diagram žiarenia. Koncepcia fázového stredu antény.

Fázový vyžarovací diagram je závislosť fázy elektromagnetického poľa vyžarovaného anténou od uhlových súradníc. Pretože vo vzdialenej zóne antény sú vektory poľa E a H vo fáze, fázový obrazec je rovnako spojený s elektrickými a magnetickými zložkami EMF vyžarovaného anténou. FDN sa označuje takto:

Ψ = Ψ (θ,φ) pre r = konšt.

Ak Ψ (θ,φ) pri r = const, potom to znamená, že anténa tvorí fázový front vlny v tvare gule. Stred tejto gule, kde sa nachádza počiatok súradnicového systému, sa nazýva fázový stred antény (PCA). Nie všetky antény majú fázový stred.

Pre antény, ktoré majú fázový stred a viaclalokový amplitúdový vzor s čistými nulami medzi nimi, sa fáza poľa v susedných lalokoch líši o (180 0). Vzťah medzi amplitúdovými a fázovými vzormi žiarenia tej istej antény je znázornený na nasledujúcom obrázku.

Keďže smer šírenia elektromagnetického vlnenia a poloha jeho fázového čela sú v každom bode priestoru navzájom kolmé, meraním polohy fázového čela vlny je možné nepriamo určiť smer k zdroju žiarenia (smer zisťovanie fázovými metódami).

• Úroveň bočných lalokov (SLL) vyžarovacieho diagramu antény je relatívna (normalizovaná na maximálny vyžarovací diagram) úroveň vyžarovania antény v smere postranných lalokov. UBL sa spravidla vyjadruje v decibeloch, menej často je UBL definovaný „podľa výkonu“ alebo „poľom“.

  Vzor antény skutočnej (konečnej veľkosti) je oscilačná funkcia, v ktorej sa identifikuje globálne maximum, ktoré je stredom hlavného laloku vzoru, ako aj ďalšie lokálne maximá vzoru a zodpovedajúce tzv. laloky vzoru. Termín bočný by sa mal chápať ako bočný, a nie doslovne (okvetné lístky smerované „do strany“). Okvetné lístky DN sú očíslované v poradí, počnúc hlavným, ktorému je priradené číslo nula. Difrakčný (interferenčný) lalok vzoru, ktorý sa objavuje v riedkom anténnom poli, sa nepovažuje za bočný. Minimá obrazca oddeľujúceho laloky obrazca sa nazývajú nuly (úroveň žiarenia v smeroch núl obrazca môže byť ľubovoľne malá, ale v skutočnosti je žiarenie vždy prítomné). Oblasť laterálneho žiarenia je rozdelená na podoblasti: oblasť blízkych bočných lalokov (susediacich s hlavným lalokom vzoru), stredná oblasť a oblasť zadných bočných lalokov (celá zadná hemisféra).

  Pod UBL rozumieme relatívnu úroveň najväčšieho bočného laloku vzoru. Spravidla je najväčší bočný lalok prvý (susedný s hlavným) bočným lalokom.Pre antény s vysokou smerovosťou sa používa aj priemerná úroveň bočného žiarenia (v sektore bočného žiarenia sa spriemeruje obrazec normalizovaný na maximum). uhly) a úroveň vzdialených bočných lalokov (relatívna úroveň najväčšieho okvetného lístka bočného laloku v oblasti okvetných lístkov zadnej strany).

  Pre pozdĺžne vyžarovacie antény sa na posúdenie úrovne vyžarovania v smere „dozadu“ (v smere opačnom k ​​smeru hlavného laloku vyžarovacieho diagramu) používa parameter relatívnej zadnej úrovne vyžarovania (z anglického front/back, F/B - pomer dopredu/dozadu) a pri odhade UBL toto žiarenie neberie do úvahy. Na posúdenie úrovne žiarenia v „bočnom“ smere (v smere kolmom na hlavný lalok vzoru) sa použije parameter relatívneho bočného žiarenia (z anglického front/side, F/S - forward/side ratio) sa používa.

  UBL, ako aj šírka hlavného laloku vyžarovacieho diagramu, sú parametre, ktoré určujú rozlíšenie a odolnosť rádiotechnických systémov voči šumu. Preto sa v technických špecifikáciách pre vývoj antén pripisuje týmto parametrom veľký význam. Šírka lúča a UBL sa riadia pri uvedení antény do prevádzky aj počas prevádzky.

Súvisiace pojmy

Fotonický kryštál je pevná štruktúra s periodicky sa meniacou dielektrickou konštantou alebo nehomogenitou, ktorej perióda je porovnateľná s vlnovou dĺžkou svetla.

Vláknová Braggova mriežka (FBG) je distribuovaný Braggov reflektor (typ difrakčnej mriežky) vytvorený v jadre optického vlákna, ktoré prenáša svetlo. FBG majú úzke reflexné spektrum a používajú sa vo vláknových laseroch, optických senzoroch, na stabilizáciu a zmenu vlnovej dĺžky laserov a laserových diód atď.

Nech je rozloženie prúdu po dĺžke antény konštantné:

Skutočné antény (napríklad štrbinové vlnovody) alebo tlačené anténne polia majú často presne toto rozloženie prúdu. Vypočítajme vyžarovací diagram takejto antény:

Teraz zostavme normalizovaný vzor:

(4.1.)

Ryža. 4.3 Vyžarovací diagram lineárnej antény s rovnomerným rozložením prúdu

V tomto modeli žiarenia možno rozlíšiť nasledujúce oblasti:

1) Hlavný lalok je časť vyžarovacieho diagramu, kde je pole maximálne.

2) Bočné okvetné lístky.

Nasledujúci obrázok znázorňuje vyžarovací diagram v polárnom súradnicovom systéme, v ktorom
má viac vizuálny vzhľad (obr. 4.4).

Ryža. 4.4 Vyžarovací diagram lineárnej antény s rovnomerným rozložením prúdu v polárnom súradnicovom systéme

Za kvantitatívne posúdenie smerovosti antény sa zvyčajne považuje šírka hlavného laloka antény, ktorá je určená buď úrovňou -3 dB od maxima alebo nulovými bodmi. Na základe úrovne núl určíme šírku hlavného laloku. Tu môžeme približne predpokladať, že pre vysoko smerové antény:
. Podmienku, aby sa systémový multiplikátor rovnal nule, možno zapísať približne takto:

Zvažujem to
, posledná podmienka môže byť prepísaná takto:

Pre veľké hodnoty elektrickej dĺžky antény (pre malé hodnoty polovičnej šírky hlavného laloku antény), berúc do úvahy skutočnosť, že sínus malého argumentu sa približne rovná hodnote argumentu, posledný vzťah možno prepísať ako:

Odkiaľ nakoniec dostaneme vzťah spájajúci šírku hlavného laloku a veľkosť antény v zlomkoch vlnovej dĺžky:

Z posledného vzťahu vyplýva dôležitý záver: pre fázovú lineárnu anténu s pevnou vlnovou dĺžkou vedie zväčšenie dĺžky antény k zúženiu vyžarovacieho diagramu.

Odhadnime úroveň bočných lalokov v tejto anténe. Zo vzťahu (4.1) môžeme získať podmienku pre uhlovú polohu prvého (maximálneho) bočného laloku:

(-13 dB)

Ukazuje sa, že v tomto prípade úroveň bočných lalokov nezávisí od dĺžky a frekvencie antény, ale je určená iba typom rozloženia amplitúdového prúdu. Na zníženie UBL by sa malo opustiť akceptovaný typ distribúcie amplitúdy (rovnomerné rozloženie) a prejsť na rozloženie, ktoré sa zmenšuje smerom k okrajom antény.

5. Lineárne anténne pole

5.1. Odvodenie výrazu pre deň lar

Výraz 4.2. umožňuje jednoduchý prechod z poľa lineárneho súvislého anténneho systému do poľa diskrétneho anténneho poľa. K tomu stačí špecifikovať prúdové rozdelenie pod integrálnym znamienkom vo forme mriežkovej funkcie (súboru delta funkcií) s váhami zodpovedajúcimi amplitúdam budenia prvkov a zodpovedajúcim súradniciam. V tomto prípade je výsledkom vyžarovací diagram anténneho poľa ako diskrétna Fourierova transformácia. Študenti magisterského štúdia sú ponechaní na to, aby implementovali tento prístup samostatne ako cvičenie.

6. Syntéza afr v daný deň.

6.1. Historický prehľad, vlastnosti problémov syntézy antén.

Na zabezpečenie správnej prevádzky rádiových systémov sú často kladené špeciálne požiadavky na anténne zariadenia, ktoré sú ich súčasťou. Preto je návrh antén so špecifikovanými charakteristikami jednou z najdôležitejších úloh.

V zásade sú požiadavky kladené na vyžarovací diagram (DP) anténneho zariadenia a sú veľmi rôznorodé: špecifický tvar hlavného laloku vzoru (napríklad vo forme sektora a kosekantu), určitá úroveň bočné laloky, môže byť potrebné ponorenie v danom smere alebo v danom rozsahu uhlov. Časť teórie antén venovaná riešeniu týchto problémov sa nazýva teória syntézy antén.

Vo väčšine prípadov sa presné riešenie problému syntézy nenašlo a môžeme hovoriť o približných metódach. Takéto problémy sa skúmali pomerne dlho a našli sa mnohé metódy a techniky. Metódy riešenia problémov syntézy antén tiež podliehajú určitým požiadavkám: rýchlosť; udržateľnosť, t.j. nízka citlivosť na menšie zmeny parametrov (frekvencia, veľkosť antény atď.); praktická realizovateľnosť. Zvažujú sa najjednoduchšie metódy: parciálne diagramy a Fourierov integrál. Prvý spôsob je založený na analógii Fourierovej transformácie a súvislosti medzi amplitúdovo-fázovým rozdelením a vzorom, druhý je založený na rozšírení radu vzorov do bázických funkcií (čiastočných vzorov). Riešenia získané týmito metódami sú často ťažko aplikovateľné v praxi (antény majú zlé prístrojové charakteristiky, amplitúdovo-fázové rozdelenie (APD) je ťažko realizovateľné, riešenie je nestabilné). Zvažujú sa metódy, ktoré umožňujú zohľadniť obmedzenia PRA a vyhnúť sa tzv. „presmerový efekt“.

Samostatne stojí za to zdôrazniť problémy zmiešanej syntézy, z ktorých najdôležitejší je problém fázovej syntézy, t.j. nájdenie fázovej distribúcie pre danú amplitúdu, ktorá vedie k požadovanému vzoru. Význam problémov fázovej syntézy možno vysvetliť rozšíreným používaním fázových antén (PAA). Metódy riešenia takýchto problémov sú opísané v, a.