Zmanjšanje ravni stranskih rež zrcalnih anten z namestitvijo kovinskih trakov v odprtino

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

Univerza Notre Dame, Tripoli, Libanon

Uvod

V svetu vse večje mobilnosti obstaja vse večja potreba ljudi po povezovanju in dostopu do informacij, ne glede na to, kje se informacije nahajajo ali posameznika. Iz teh premislekov je nemogoče zanikati, da so telekomunikacije, namreč prenos signalov na daljavo, nujne potrebe. Zahteve po tako popolnih in vseprisotnih brezžičnih komunikacijskih sistemih pomenijo, da je treba razvijati vse bolj učinkovite sisteme. Pri izboljšavi sistema je glavni začetni korak izboljšanje anten, ki so glavni element sedanjih in prihodnjih sistemov. brezžično komunikacijo. Na tej stopnji bomo z izboljšanjem kakovosti parametrov antene razumeli zmanjšanje ravni njenih stranskih rež vzorca sevanja. Zmanjšanje ravni stranskih reženj seveda ne bi smelo vplivati ​​na glavni reženj diagrama. Zmanjšanje ravni stranski reženj zaželeno, ker je pri antenah, ki se uporabljajo kot sprejemniki, zaradi stranskih režnjev sistem bolj občutljiv na blodeče signale. Pri oddajnih antenah stranski režnji zmanjšajo informacijsko varnost, saj lahko signal sprejme neželena sprejemna stran. Glavna težava je v tem, da višja kot je stranska stopnja, večja je verjetnost motenj v smeri stranske krivulje z najvišjo stopnjo. Poleg tega povečanje ravni stranskih režnjev pomeni, da se moč signala razprši po nepotrebnem. Opravljenih je bilo veliko raziskav (glej na primer ), vendar je namen tega članka pregledati metodo »pozicioniranja trakov«, ki se je izkazala za preprosto, učinkovito in poceni. Vsaka parabolična antena

je mogoče razviti ali celo spremeniti s to metodo (slika 1), da se zmanjšajo motnje med antenami.

Vendar morajo biti prevodni trakovi zelo natančno nameščeni, da se doseže zmanjšanje stranskih rež. V tem članku je metoda "pozicioniranja traku" preizkušena z eksperimentom.

Opis naloge

Problem je formuliran na naslednji način. Za določeno parabolično anteno (slika 1) je potrebno znižati nivo prvega stranskega režnja. Vzorec sevanja antene ni nič drugega kot Fourierjeva transformacija funkcije vzbujanja odprtine antene.

Na sl. Slika 2 prikazuje dva diagrama parabolične antene - brez črt (polna črta) in s črtami (črta označena z *), kar ponazarja dejstvo, da se pri uporabi trakov raven prvega stranskega klina zmanjša, raven antene zmanjša se tudi glavni reženj, raven pa spremeni tudi preostale cvetne liste. To kaže, da je položaj prog zelo kritičen. Trakove je treba namestiti tako, da se širina glavnega režnja pri polovični moči ali ojačanje antene ne spremeni opazno. Nivo zadnjega režnja se prav tako ne sme opazno spremeniti. Povečanje ravni preostalih cvetnih listov ni tako pomembno, saj je raven teh cvetnih listov običajno veliko lažje zmanjšati kot raven prvih stranskih listov. Vendar mora biti to povečanje zmerno. Spomnimo se tudi, da je sl. 2 je ilustrativen.

Zaradi zgornjih razlogov je pri uporabi metode "pozicioniranja trakov" treba upoštevati naslednje: trakovi morajo biti kovinski, da v celoti odbijajo električno polje. V tem primeru je mogoče jasno določiti položaj črt. Trenutno meritve nivoja stranskega režnja

riž. 2. Sevalni vzorec antene brez črt (polno)

in s črtami (

riž. 3. Teoretični normalizirani vzorec sevanja v dB

uporabljata se dve metodi - teoretična in eksperimentalna. Obe metodi se medsebojno dopolnjujeta, ker pa naši dokazi temeljijo na primerjavi eksperimentalnih diagramov anten brez razpadov in s črtami, bomo v tem primeru uporabili eksperimentalno metodo.

A. Teoretična metoda. Ta metoda je sestavljena iz:

Iskanje teoretičnega vzorca sevanja (RP) testirane antene,

Meritve stranskih režnjev tega vzorca.

Vzorec lahko vzamemo iz tehnične dokumentacije antene ali pa ga izračunamo npr. s programom Ma1!ab ali s katerim koli drugim primernim programom z uporabo poznanih razmerij za polje.

Kot testirana antena je bila uporabljena zrcalna parabolična antena P2P-23-YHA. Teoretično vrednost DP smo dobili z uporabo formule za krožno odprtino z enakomernim vzbujanjem:

]ka2E0e іkg Jl (ka 8Іпв)

Meritve in izračuni so bili izvedeni v E-ravnini. Na sl. Slika 3 prikazuje normaliziran vzorec sevanja v polarnem koordinatnem sistemu.

B. Eksperimentalna metoda. V eksperimentalni metodi je treba uporabiti dve anteni:

Preizkušana sprejemna antena,

Oddajna antena.

Vzorec testirane antene se določi z vrtenjem in fiksiranjem nivoja polja z zahtevano natančnostjo. Za izboljšanje natančnosti je bolje meriti v decibelih.

B. Prilagoditev ravni stranskih režnjev. Po definiciji so prvi stranski cvetni listi tisti, ki so najbližje glavnemu cvetnemu listu. Za določitev njihovega položaja je potrebno izmeriti kot v stopinjah ali radianih med smerjo glavnega sevanja in smerjo največjega sevanja prvega levega ali desnega režnja. Smeri levega in desnega stranskega režnja bi morale biti enake zaradi simetrije vzorca, vendar v poskusnem vzorcu to morda ni tako. Nato morate določiti tudi širino stranskih rež. Opredeljuje se lahko kot razlika med ničlami ​​vzorca levo in desno od stranskega režnja. Tudi tu je treba pričakovati simetrijo, a le teoretično. Na sl. Slika 5 prikazuje eksperimentalne podatke o določanju parametrov stranskega režnja.

Kot rezultat niza meritev je bil določen položaj trakov za anteno P2P-23-YXA, ki jih določa razdalja (1,20-1,36)^ od osi simetrije antene do traku.

Po določitvi parametrov stranskega režnja se določi položaj prog. Ustrezni izračuni so izvedeni tako za teoretične kot za eksperimentalne vzorce z uporabo iste metode, opisane spodaj in prikazane na sliki 1. 6.

Konstanta d - razdalja od osi simetrije parabolične antene do traku, ki se nahaja na površini odprtine paraboličnega zrcala, je določena z naslednjim razmerjem:

„d<Ф = ъ,

kjer je d eksperimentalno izmerjena razdalja od točke simetrije na površini zrcala do traku (slika 5); 0 - eksperimentalno ugotovljen kot med smerjo glavnega sevanja in smerjo maksimuma stranskega režnja.

Obseg vrednosti C je določen z razmerjem: c! = O/dv

za vrednosti 0, ki ustrezajo začetku in koncu stranskega režnja (ki ustrezajo ničlam vzorca).

Po določitvi območja C se to območje razdeli na več vrednosti, med katerimi se eksperimentalno izbere optimalna vrednost

riž. 4. Eksperimentalna postavitev

riž. 5. Eksperimentalno določanje parametrov stranskega režnja Sl. 6. Metoda pozicioniranja traku

rezultate

Preizkušenih je bilo več položajev trakov. Ko smo trakove odmaknili od glavnega režnja, vendar znotraj ugotovljenega območja C, so se rezultati izboljšali. Na sl. Slika 7 prikazuje dva vzorca brez črt in s črtami, ki prikazujeta jasno zmanjšanje ravni stranskih režnjev.

V tabeli Tabela 1 prikazuje primerjalne parametre vzorca glede na višino stranskih rež, usmerjenost in širino glavnega režnja.

Zaključek

Zmanjšanje ravni stranskih rež pri uporabi trakov - za 23 dB (raven stranskih rež antene brez trakov -

12,43 dB). Širina glavnega cvetnega lista ostane skoraj nespremenjena. Obravnavana metoda je zelo prilagodljiva, saj jo je mogoče uporabiti za katero koli anteno.

Vendar pa je določena težava vpliv večpotnih popačenj, povezanih z vplivom zemlje in okoliških predmetov na vzorec, kar vodi do spremembe ravni stranskih rež do 22 dB.

Obravnavana metoda je preprosta, poceni in jo je mogoče dokončati v kratkem času. V nadaljevanju bomo poskušali dodati dodatne trakove na različne položaje in pregledati absorpcijske trakove. Poleg tega bo potekalo delo na teoretični analizi problema z uporabo metode geometrijske teorije uklona.

Radiacijski vzorec daljnega polja antene P2F- 23-NXA linearna magnituda - polarni prikaz

riž. 7. DN antena P2F-23-NXA brez črt in s črtami

Parametri primerjave anten

Raven stranskega režnja

Teoretični vzorec (program Ma11a) vzorec po tehnični dokumentaciji 18 dB 15 dB

Izmerjeni vzorec brez črt 12,43 dB

Izmerjeni vzorec s črtami Z večpotjem Brez večpotja

Širina glavnega režnja v stopinjah D D, dB

Teoretični DN (program Ma^ab) 16.161,45 22,07

DN za tehnično dokumentacijo 16.161,45 22.07

Merjen vzorec brez črt 14.210,475 23,23

Merski vzorec s črtami 14.210,475 23,23

Literatura

1. Balanis. Teorija C antene. 3. izdaja Wiley 2005.

2. Standardni preskusni postopki IEEE za antene IEEE Std. 149 - 1965.

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

4. Searle AD., Humphrey AT. Zasnova reflektorske antene z nizko stransko režo. Antenne and Propagation, Deseta mednarodna konferenca o (Conf. Publ. št. 436) zvezek 1, 14.-17. april 1997 Stran(e): 17 - 20 vol.1. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

5. Schrank H. Low sidelobe reflektorske antene. Antennas and Propagation Society Newsletter, IEEE Volume 27, Issue 2, April 1985 Page(s):5 - 16. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Zmanjšanje ravni bočnega režnja z izboljšanjem oblike opornika. Antenne and Propagation, IEEE Transactions on Volume 32, Issue 7, Jul 1984 Page(s):698 - 705. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

7. D. C. Jenn in W. V. T. Rusch. "Zasnova reflektorja z nizko stransko režo z uporabo uporovnih površin," v IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int. Symp. Dig., zv. Smem

1990, str. 152. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

8. D. C. Jenn in W. V. T. Rusch. "Sinteza reflektorja z nizko stransko režo in oblikovanje z uporabo uporovnih površin," IEEE Trans. Antennas Propagat., let. 39, str. 1372, september

1991. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

9. Monk A.D. in Cjamlcoals P.J.B. Prilagodljiva ničelna formacija z rekonfigurabilno reflektorsko anteno, IEEE Proc. H, 1995, 142, (3), str. 220-224. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Sidelobe redukcija paraboličnega reflektorja s pomožnimi reflektorji. Antene in razširjanje, IEEE Transactions on. Letnik 35, številka 12, december 1987 Stran(e): 1367-1374. Pridobljeno 26. januarja 2008 iz baz podatkov IEEE.

Za zatiranje zahteve stranskih režnjev se uporablja razlika v nivojih energije sevanja glavnega in stranskih režnjev.

1.2.1. Zatiranje zahteve iz stranskih rež vzorca smeri kontrolnih stolpov se izvaja s tako imenovanim sistemom treh impulzov (glej sliko 2*).

riž. 2 Zatiranje zahteve stranskih rež DRL z uporabo tripulznega sistema

Dvema impulzoma zahteve P1 in RZ, ki ju oddaja usmerjena radarska antena, se doda tretji impulz P2 (zadušilni impulz), ki ga oddaja ločena vsesmerna antena (zadušilna antena). Impulz za zatiranje časa zaostaja za 2 μs od prvega impulza kode zahteve. Raven energije dušilnega sevanja antene je izbrana tako, da je na sprejemnih mestih nivo dušilnega signala očitno večji od nivoja signalov, ki jih oddajajo stranski režnji, in manjši od nivoja signalov, ki jih oddaja glavni režnji. .

Transponder primerja amplitude kodnih impulzov P1, РЗ in dušilnega impulza P2. Ko je spraševalna koda sprejeta v smeri stranskega režnja, ko je nivo signala za zatiranje enak ali višji od nivoja signala spraševalne kode, se ne odzove. Odziv se izvede šele, ko je nivo P1, RZ večji od nivoja P2 za 9 dB ali več.

1.2.2. Zatiranje zahteve iz stranskih rež vzorca pristajalnega radarja se izvaja v bloku BPS, ki izvaja metodo zatiranja s plavajočim pragom (glej sliko 3).

Slika 3 Prejemanje paketa odzivnih signalov
pri uporabi sistema za zatiranje s plavajočim pragom

Ta metoda je sestavljena iz dejstva, da se v BPS z uporabo inercialnega sledilnega sistema raven signalov, prejetih iz glavnega režnja vzorca sevanja, shrani v obliki napetosti. Del te napetosti, ki ustreza dani ravni, ki presega raven stranskih signalov, se nastavi kot prag na izhodu ojačevalnika in pri naslednjem obsevanju se odziv izvede šele, ko signali zahteve presežejo vrednost tega praga. . Ta napetost se prilagaja pri naslednjih obsevanjih.

1.3. Struktura odzivnega signala

Odzivni signal, ki vsebuje katero koli informacijsko besedo, je sestavljen iz koordinatne kode, ključne kode in informacijske kode (glej sliko 4a*).

Slika 4 Struktura odzivne kode

Koordinatna koda je dvoimpulzna, njena struktura je drugačna za vsako besedo informacije (glej sliko 4b,c*).

Koda ključa je triimpulzna, njena struktura je drugačna za vsako besedo informacije (glej sliko 4b,c*).

Informacijska koda vsebuje 40 impulzov, ki sestavljajo 20 bitov binarne kode. Vsaka razelektritev (glej sliko 4a, d) vsebuje dva impulza, ki sta med seboj oddaljena 160 μs. Interval med impulzi ene razelektritve se zapolni z impulzi drugih razelektritev. Vsak bit nosi binarne informacije: znak "1" ali znak "0". V transponderju SO-69 se metoda aktivne pavze uporablja za prenos dveh simbolov; simbol »0« se prenaša s impulzom, zakasnjenim za 4 μs glede na trenutek, v katerem bi bil impulz, ki označuje simbol »1«. preneseno. Dva možna položaja impulza za vsako števko (»1« ali »0«) sta prikazana s križci. Predpostavlja se, da je časovni interval med dvema simboloma "1" (ali "0"), ki si sledita, 8 µs. Zato bo interval med zaporednima simboloma »1« in »0« 12 µs, in če simbolu »0« sledi simbol »1«, bo interval med impulzi 4 µs.

Prvi bit oddaja en impulz, ki predstavlja enoto, če je zakasnjen za 4 µs, in nič, če je zakasnjen za 8 µs. Drugi bit prav tako odda en impulz, ki je 2, če je zakasnjen za 4 µs glede na prejšnji bit, nič, če je zakasnjen za 8 µs. Tretja številka prenaša 4 in 0, tudi glede na njihov položaj, 4. številka prenaša 8 in 0.

Tako se na primer število 6 prenese kot število 0110 v dvojiškem zapisu, to je kot vsota 0+2+4+0 (glej sliko 1)

Informacija, poslana v 160 μs, se drugič odda v naslednjih 160 μs, kar bistveno poveča odpornost na motnje prenosa informacij.

Širina vzorca (glavnega režnja) določa stopnjo koncentracije oddane elektromagnetne energije.

Širina vzorca je kot med dvema smerema in znotraj glavnega režnja, v katerem je amplituda jakosti elektromagnetnega polja raven 0,707 od največje vrednosti (ali raven 0,5 od največje vrednosti gostote moči).

Širina vzorca je označena na naslednji način: 2θ 0,5 je širina vzorca glede na moč na ravni 0,5; 2θ 0,707 - širina vzorca glede na intenzivnost na ravni 0,707.

Zgoraj prikazan indeks E ali H pomeni širino vzorca v ustrezni ravnini: , . Raven moči 0,5 ustreza ravni poljske jakosti 0,707 ali ravni 3 dB na logaritemski lestvici:

Širina žarka iste antene, predstavljena s poljsko jakostjo, močjo ali logaritemsko lestvico in izmerjena na ustreznih ravneh, bo enaka:

Eksperimentalno lahko širino vzorca zlahka najdemo iz grafa vzorca, prikazanega v enem ali drugem koordinatnem sistemu, na primer, kot je prikazano na sliki.

Raven stranskih rež vzorca določa stopnjo lažnega sevanja elektromagnetnega polja antene. Vpliva na tajnost delovanja radiotehnične naprave in kakovost elektromagnetne združljivosti z bližnjimi radioelektronskimi sistemi.

Relativna raven stranskega režnja je razmerje med amplitudo poljske jakosti v smeri maksimuma stranskega režnja in amplitudo poljske jakosti v smeri maksimuma glavnega režnja:

V praksi je ta raven izražena v absolutnih enotah ali v decibelih. Najbolj zanimiva je raven prvega stranskega režnja. Včasih delujejo s povprečno stopnjo stranskih režnjev.

4. Usmerjeni koeficient in ojačanje oddajne antene.

Smerni koeficient kvantitativno označuje smerne lastnosti realnih anten v primerjavi z referenčno anteno, ki je popolnoma vsesmerni (izotropni) oddajnik s sferičnim vzorcem:

Faktor učinkovitosti je število, ki kaže, kolikokrat je gostota pretoka moči P(θ,φ) prave (usmerjene) antene večja od gostote pretoka moči

PE (θ,φ) referenčne (vsesmerne) antene za isto smer in na enaki razdalji, pod pogojem, da sta moči sevanja anten enaki:

Ob upoštevanju (1) lahko dobimo:

kjer je D 0 usmerjenost v smeri največjega sevanja.

V praksi, ko govorimo o učinkovitosti antene, mislimo na vrednost, ki je popolnoma določena z vzorcem sevanja antene:

V inženirskih izračunih se uporablja približna empirična formula, ki povezuje faktor usmerjenosti s širino vzorca antene v glavnih ravninah:

Ker je v praksi težko določiti sevalno moč antene (še bolj pa izpolniti pogoj enakosti sevalnih moči referenčne in realne antene), je uveden koncept antenskega ojačanja, ki ne upošteva le lastnosti ostrenja antene, ampak tudi njena sposobnost pretvarjanja ene vrste energije v drugo.

To se izraža v dejstvu, da se v definiciji, podobni faktorju učinkovitosti, pogoj spremeni in očitno je, da je učinkovitost referenčne antene enaka enotnosti:

kjer je P A moč, ki se dovaja anteni.

Potem je smerni koeficient izražen v smernem koeficientu, kot sledi:

kjer je η A učinkovitost antene.

V praksi se uporablja G 0 - dobiček antene v smeri največjega sevanja.

5. Fazni vzorec sevanja. Koncept faznega središča antene.

Fazni vzorec sevanja je odvisnost faze elektromagnetnega polja, ki ga oddaja antena, od kotnih koordinat. Ker sta v oddaljenem območju antene vektorja polja E in H v fazi, je fazni vzorec enako povezan z električnimi in magnetnimi komponentami EMF, ki jih oddaja antena. FDN je označen na naslednji način:

Ψ = Ψ (θ,φ) za r = const.

Če je Ψ (θ,φ) pri r = const, potem to pomeni, da antena tvori fazno fronto valovanja v obliki krogle. Središče te krogle, kjer se nahaja izhodišče koordinatnega sistema, imenujemo fazno središče antene (PCA). Vse antene nimajo faznega središča.

Pri antenah, ki imajo fazno središče in amplitudni vzorec z več režnji z jasnimi ničlami ​​med njimi, se faza polja v sosednjih režnjih razlikuje za (180 0). Razmerje med amplitudo in faznim vzorcem sevanja iste antene je prikazano na naslednji sliki.

Ker sta smer širjenja elektromagnetnega valovanja in položaj njegove fazne fronte v vsaki točki prostora medsebojno pravokotni, je mogoče z merjenjem položaja fazne fronte valovanja posredno določiti smer proti viru sevanja (smer iskanje po faznih metodah).

• Raven stranskega režnja (SLL) sevalnega diagrama antene je relativna (normalizirana na največji sevalni vzorec) nivo sevanja antene v smeri stranskih rež. Praviloma je UBL izražen v decibelih, manj pogosto je UBL definiran »po moči« ali »po polju«.

  Vzorec realne (končne velikosti) antene je nihajoča funkcija, v kateri je identificiran globalni maksimum, ki je središče glavnega režnja vzorca, kot tudi drugi lokalni maksimumi vzorca in ustrezna tako imenovana stran režnji vzorca. Izraz lateralno je treba razumeti kot bočno, in ne dobesedno (cvetni list usmerjen "vstran"). Cvetni listi DN so oštevilčeni po vrstnem redu, začenši z glavnim, ki mu je dodeljena številka nič. Difrakcijski (interferenčni) rež vzorca, ki se pojavi v redkem antenskem nizu, se ne šteje za stranski. Minimumi vzorca, ki ločujejo režnje vzorca, se imenujejo ničle (raven sevanja v smereh ničel vzorca je lahko poljubno majhna, v resnici pa je sevanje vedno prisotno). Območje stranskega sevanja je razdeljeno na podregije: območje bližnjih stranskih režnjev (ob glavnem režnju vzorca), vmesno območje in območje zadnjih stranskih režnjev (celotna zadnja polobla).

  Z UBL mislimo na relativno raven največjega stranskega režnja vzorca. Praviloma je največji stranski reženj prvi (zraven glavnega) stranski reženj.Za antene z visoko usmerjenostjo se uporablja tudi povprečna raven stranskega sevanja (vzorec, normaliziran na maksimum, je povprečen v sektorju stranskega sevanja koti) in nivo oddaljenih stranskih režnjev (relativna raven največjega stranskega venčnega lista v območju zadnjih stranskih venčnih listov).

  Pri antenah z vzdolžnim sevanjem se za oceno ravni sevanja v smeri "nazaj" (v smeri, ki je nasprotna smeri glavnega režnja sevalnega vzorca) uporablja parameter relativnega zadnjega sevalnega nivoja (iz angleščine front/back, F/B - razmerje naprej/nazaj), in pri oceni UBL tega sevanja ne upošteva. Tudi za oceno ravni sevanja v "stranski" smeri (v smeri, ki je pravokotna na glavni reženj vzorca), parameter relativnega stranskega sevanja (iz angleščine front/side, F/S - razmerje naprej/stran) se uporablja.

  UBL, kot tudi širina glavnega režnja sevalnega vzorca, sta parametra, ki določata ločljivost in odpornost na hrup radijskih inženirskih sistemov. Zato je v tehničnih specifikacijah za razvoj anten tem parametrom pripisan velik pomen. Širina snopa in UBL se nadzorujeta tako med delovanjem antene kot med delovanjem.

Sorodni pojmi

Fotonski kristal je trdna struktura s periodično spreminjajočo se dielektrično konstanto ali nehomogenostjo, katere perioda je primerljiva z valovno dolžino svetlobe.

Braggova mreža z vlakni (FBG) je porazdeljen Braggov reflektor (vrsta uklonske rešetke), oblikovan v jedru optičnega vlakna, ki prenaša svetlobo. FBG imajo ozek odbojni spekter in se uporabljajo v vlaknenih laserjih, senzorjih z optičnimi vlakni, za stabilizacijo in spreminjanje valovne dolžine laserjev in laserskih diod itd.

Naj bo porazdelitev toka po dolžini antene konstantna:

Prave antene (na primer režni valovod) ali tiskani antenski nizi imajo pogosto točno to porazdelitev toka. Izračunajmo vzorec sevanja takšne antene:

Zdaj pa zgradimo normaliziran vzorec:

(4.1.)

riž. 4.3 Sevalni vzorec linearne antene z enakomerno porazdelitvijo toka

V tem vzorcu sevanja lahko ločimo naslednja področja:

1) Glavni reženj je del sevalnega vzorca, kjer je polje največje.

2) Stranski cvetni listi.

Naslednja slika prikazuje vzorec sevanja v polarnem koordinatnem sistemu, v katerem
ima bolj vizualni videz (slika 4.4).

riž. 4.4 Diagram sevanja linearne antene z enakomerno porazdelitvijo toka v polarnem koordinatnem sistemu

Za kvantitativno oceno usmerjenosti antene se običajno šteje širina glavnega režnja antene, ki je določena bodisi s stopnjo -3 dB od maksimuma bodisi z ničelnimi točkami. Določimo širino glavnega režnja na podlagi ravni ničel. Tukaj lahko približno predpostavimo, da za visoko usmerjene antene:
. Pogoj, da je sistemski množitelj enak nič, lahko približno zapišemo takole:

Glede na to
, lahko zadnji pogoj prepišemo takole:

Pri velikih vrednostih električne dolžine antene (pri majhnih vrednostih polovične širine glavnega režnja antene), ob upoštevanju dejstva, da je sinus majhnega argumenta približno enak vrednosti argumenta lahko zadnjo relacijo prepišemo kot:

Od kod končno dobimo razmerje, ki povezuje širino glavnega režnja in velikost antene v delih valovne dolžine:

Iz zadnjega razmerja sledi pomemben zaključek: za linearno anteno v fazi s fiksno valovno dolžino povečanje dolžine antene povzroči zoženje vzorca sevanja.

Ocenimo nivo stranskih rež v tej anteni. Iz relacije (4.1) dobimo pogoj za kotni položaj prvega (največjega) stranskega režnja:

(-13 dB)

Izkazalo se je, da v tem primeru nivo stranskih rež ni odvisen od dolžine in frekvence antene, ampak je določen le z vrsto amplitudne porazdelitve toka. Za zmanjšanje UBL je treba opustiti sprejeto vrsto porazdelitve amplitude (enakomerna porazdelitev) in preiti na porazdelitev, ki se zmanjšuje proti robom antene.

5. Linearni antenski niz

5.1. Izpeljava izraza za dan lar

Izraz 4.2. omogoča enostaven prehod iz polja linearnega kontinuiranega antenskega sistema v polje diskretnega antenskega niza. Če želite to narediti, je dovolj, da določite porazdelitev toka pod znakom integrala v obliki mrežne funkcije (niz delta funkcij) z utežmi, ki ustrezajo amplitudam vzbujanja elementov in ustreznim koordinatam. V tem primeru je rezultat sevalni vzorec antenskega niza kot diskretna Fourierjeva transformacija. Študentom magistrskega študija je prepuščeno, da ta pristop izvajajo samostojno kot vajo.

6. Sinteza afr na določen dan.

6.1. Zgodovinski pregled, značilnosti problemov sinteze anten.

Za zagotovitev pravilnega delovanja radijskih sistemov so za antenske naprave, ki so del njih, pogosto naložene posebne zahteve. Zato je načrtovanje anten z določenimi karakteristikami ena najpomembnejših nalog.

V bistvu so zahteve naložene na vzorec sevanja (DP) antenske naprave in so zelo raznolike: posebna oblika glavnega režnja vzorca (na primer v obliki sektorja in kosekanta), določena raven stranskih rež, bo morda potreben padec v določeni smeri ali v določenem obsegu kotov. Del teorije anten, ki je namenjen reševanju teh problemov, se imenuje teorija sinteze anten.

V večini primerov natančna rešitev problema sinteze ni bila najdena in lahko govorimo o približnih metodah. Takšne težave so preučevali že precej časa in našli so številne metode in tehnike. Za metode reševanja problemov sinteze antene veljajo tudi določene zahteve: hitrost; trajnost, tj. nizka občutljivost na manjše spremembe parametrov (frekvenca, velikost antene itd.); praktična izvedljivost. Upoštevane so najenostavnejše metode: parcialni diagrami in Fourierjev integral. Prva metoda temelji na analogiji Fourierove transformacije in povezavi med amplitudno-fazno porazdelitvijo in vzorcem, druga pa na razširitvi serije vzorcev v bazične funkcije (delne vzorce). Pogosto so rešitve, dobljene s temi metodami, težko uporabljive v praksi (antene imajo slabe instrumentalne lastnosti, amplitudno-fazno porazdelitev (APD) je težko implementirati, rešitev je nestabilna). Upoštevane so metode, ki omogočajo upoštevanje omejitev PRA in izogibanje t.i. "nadsmerni učinek".

Ločeno je treba izpostaviti probleme mešane sinteze, med katerimi je najpomembnejši problem fazne sinteze, to je iskanje fazne porazdelitve za dano amplitudo, ki vodi do zahtevanega vzorca. Pomembnost problemov fazne sinteze je mogoče pojasniti s široko uporabo faznih antenskih nizov (PAA). Metode za reševanje takšnih težav so opisane v in.