ลดระดับกลีบด้านข้างของเสาอากาศกระจกโดยการวางแถบโลหะในช่องรับแสง

อากิกิ ดี, เบียเนห์ วี., นาสซาร์ อี., ฮาร์มัช เอ,

มหาวิทยาลัยนอเทรอดาม ตริโปลี เลบานอน

การแนะนำ

ในโลกของการเคลื่อนย้ายที่เพิ่มมากขึ้น มีความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับผู้คนในการเชื่อมต่อและเข้าถึงข้อมูล ไม่ว่าข้อมูลจะอยู่ที่ใดหรือเป็นรายบุคคลก็ตาม จากการพิจารณาเหล่านี้ จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะปฏิเสธว่าโทรคมนาคม เช่น การส่งสัญญาณในระยะไกล ถือเป็นความจำเป็นเร่งด่วน ความต้องการระบบการสื่อสารไร้สายที่สมบูรณ์แบบและแพร่หลายหมายความว่าจำเป็นต้องพัฒนาระบบที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อทำการปรับปรุงระบบ ขั้นตอนเริ่มต้นหลักคือการปรับปรุงเสาอากาศซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของระบบในปัจจุบันและอนาคต การสื่อสารไร้สาย. ในขั้นตอนนี้ โดยการปรับปรุงคุณภาพของพารามิเตอร์เสาอากาศ เราจะเข้าใจการลดลงของระดับกลีบด้านข้างของรูปแบบการแผ่รังสี การลดระดับของกลีบด้านข้าง ตามธรรมชาติแล้วไม่ควรส่งผลกระทบต่อกลีบหลักของแผนภาพ การลดระดับ กลีบด้านข้างเป็นที่พึงปรารถนาเนื่องจากสำหรับเสาอากาศที่ใช้เป็นตัวรับสัญญาณ กลีบด้านข้างจะทำให้ระบบเสี่ยงต่อสัญญาณหลงทางมากขึ้น ในการส่งสัญญาณเสาอากาศ กลีบด้านข้างจะลดความปลอดภัยของข้อมูล เนื่องจากฝ่ายรับที่ไม่ต้องการอาจรับสัญญาณได้ ปัญหาหลักคือยิ่งระดับไซด์โลบสูงเท่าไร ความน่าจะเป็นของการรบกวนในทิศทางของไซด์โลบที่มีระดับสูงสุดก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น นอกจากนี้ การเพิ่มระดับของกลีบด้านข้างหมายความว่ากำลังสัญญาณจะกระจายไปโดยไม่จำเป็น มีการวิจัยมากมาย (ดูตัวอย่าง ) แต่จุดประสงค์ของบทความนี้คือการทบทวนวิธี "การวางตำแหน่งแถบ" ซึ่งได้รับการพิสูจน์แล้วว่าทำได้ง่าย มีประสิทธิภาพ และต้นทุนต่ำ เสาอากาศพาราโบลาใดๆ

สามารถพัฒนาหรือแก้ไขได้โดยใช้วิธีนี้ (รูปที่ 1) เพื่อลดการรบกวนระหว่างเสาอากาศ

อย่างไรก็ตาม แถบนำไฟฟ้าจะต้องอยู่ในตำแหน่งที่แม่นยำมากเพื่อลดขนาดไซด์โลป ในบทความนี้ วิธี "การวางตำแหน่งแถบ" ได้รับการทดสอบผ่านการทดสอบ

คำอธิบายของงาน

ปัญหามีการกำหนดดังนี้ สำหรับเสาอากาศแบบพาราโบลาโดยเฉพาะ (รูปที่ 1) จำเป็นต้องลดระดับของกลีบด้านแรกลง รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศไม่มีอะไรมากไปกว่าการแปลงฟูริเยร์ของฟังก์ชันกระตุ้นรูรับแสงของเสาอากาศ

ในรูป รูปที่ 2 แสดงแผนภาพสองแผนภาพของเสาอากาศพาราโบลา - ไม่มีแถบ (เส้นทึบ) และมีแถบ (เส้นที่แสดงด้วย *) แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้แถบ ระดับของพูด้านแรกจะลดลง อย่างไรก็ตาม ระดับของ กลีบหลักก็ลดลงเช่นกัน และระดับก็เปลี่ยนกลีบที่เหลือด้วย นี่แสดงให้เห็นว่าตำแหน่งของแถบมีความสำคัญมาก จำเป็นต้องวางแถบในลักษณะที่ความกว้างของกลีบหลักที่ครึ่งกำลังหรืออัตราขยายของเสาอากาศไม่เปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด ระดับของกลีบหลังไม่ควรเปลี่ยนแปลงอย่างเห็นได้ชัด การเพิ่มขึ้นของระดับของกลีบดอกที่เหลือนั้นไม่สำคัญนัก เนื่องจากระดับของกลีบดอกเหล่านี้มักจะลดลงได้ง่ายกว่าระดับของกลีบด้านแรกมาก อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นนี้ควรอยู่ในระดับปานกลาง ขอให้เราจำภาพนั้นด้วย 2 เป็นภาพประกอบ

ด้วยเหตุผลข้างต้น เมื่อใช้วิธีการ "วางตำแหน่งแถบ" ต้องคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้: แถบต้องเป็นโลหะจึงจะสามารถสะท้อนสนามไฟฟ้าได้เต็มที่ ในกรณีนี้สามารถกำหนดตำแหน่งของแถบได้อย่างชัดเจน ปัจจุบันการวัดระดับกลีบข้าง

ข้าว. 2. รูปแบบการแผ่รังสีเสาอากาศไม่มีแถบ (ทึบ)

และมีลายทาง (

ข้าว. 3. รูปแบบการแผ่รังสีที่ทำให้เป็นมาตรฐานตามทฤษฎีในหน่วยเดซิเบล

มีการใช้สองวิธี - เชิงทฤษฎีและเชิงทดลอง ทั้งสองวิธีเสริมซึ่งกันและกัน แต่เนื่องจากหลักฐานของเราอยู่บนพื้นฐานของการเปรียบเทียบแผนภาพการทดลองของเสาอากาศที่ไม่มีการแยกส่วนและมีแถบ ในกรณีนี้ เราจะใช้วิธีการทดลอง

ก. วิธีทางทฤษฎี วิธีนี้ประกอบด้วย:

ค้นหารูปแบบการแผ่รังสีทางทฤษฎี (RP) ของเสาอากาศที่ทดสอบ

การวัดกลีบด้านข้างของรูปแบบนี้

รูปแบบสามารถนำมาจากเอกสารทางเทคนิคของเสาอากาศ หรือสามารถคำนวณได้ เช่น โดยใช้โปรแกรม Ma1!ab หรือใช้โปรแกรมอื่นที่เหมาะสมโดยใช้ความสัมพันธ์ที่ทราบสำหรับฟิลด์

เสาอากาศพาราโบลากระจก P2P-23-YHA ถูกใช้เป็นเสาอากาศที่ทดสอบ ค่าทางทฤษฎีของ DP ได้มาจากการใช้สูตรสำหรับรูรับแสงทรงกลมที่มีการกระตุ้นสม่ำเสมอ:

]ka2E0e และ Jl (ka 8Іпв)

ทำการวัดและการคำนวณในระนาบ E ในรูป รูปที่ 3 แสดงรูปแบบการแผ่รังสีที่ทำให้เป็นมาตรฐานในระบบพิกัดเชิงขั้ว

ข. วิธีการทดลอง ในวิธีการทดลองต้องใช้เสาอากาศสองอัน:

เสาอากาศรับภายใต้การทดสอบ

เสาอากาศส่งสัญญาณ.

รูปแบบของเสาอากาศที่ทดสอบนั้นพิจารณาจากการหมุนและกำหนดระดับสนามด้วยความแม่นยำที่ต้องการ เพื่อปรับปรุงความแม่นยำ ควรอ่านค่าเป็นเดซิเบล

B. ปรับระดับกลีบข้าง ตามคำนิยามแล้ว กลีบดอกด้านแรกคือกลีบที่อยู่ใกล้กับกลีบหลักมากที่สุด ในการกำหนดตำแหน่งจำเป็นต้องวัดมุมเป็นองศาหรือเรเดียนระหว่างทิศทางของการแผ่รังสีหลักกับทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุดของกลีบซ้ายหรือขวากลีบแรก ทิศทางของกลีบด้านซ้ายและด้านขวาควรจะเหมือนกันเนื่องจากความสมมาตรของรูปแบบ แต่ในรูปแบบการทดลองอาจไม่เป็นเช่นนั้น ถัดไปคุณต้องกำหนดความกว้างของกลีบด้านข้างด้วย สามารถกำหนดเป็นความแตกต่างระหว่างรูปแบบศูนย์ทางด้านซ้ายและด้านขวาของกลีบด้านข้าง ที่นี่เราควรคาดหวังความสมมาตร แต่ในทางทฤษฎีเท่านั้น ในรูป รูปที่ 5 แสดงข้อมูลการทดลองเกี่ยวกับการกำหนดพารามิเตอร์กลีบด้านข้าง

จากการวัดหลายครั้ง ตำแหน่งของแถบสำหรับเสาอากาศ P2P-23-YXA ถูกกำหนดโดยระยะทาง (1.20-1.36)^ จากแกนสมมาตรของเสาอากาศถึงแถบ

หลังจากกำหนดพารามิเตอร์กลีบด้านข้างแล้ว ตำแหน่งของแถบจะถูกกำหนด การคำนวณที่สอดคล้องกันจะดำเนินการสำหรับทั้งรูปแบบทางทฤษฎีและการทดลองโดยใช้วิธีการเดียวกัน ตามที่อธิบายไว้ด้านล่างและแสดงตัวอย่างไว้ในรูปที่ 6.

ค่าคงที่ d - ระยะห่างจากแกนสมมาตรของเสาอากาศพาราโบลาถึงแถบที่อยู่บนพื้นผิวของรูรับแสงของกระจกพาราโบลาถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์ต่อไปนี้:

“ง<Ф = ъ,

โดยที่ d คือระยะทางที่วัดได้จากการทดลองจากจุดสมมาตรบนพื้นผิวของกระจกถึงแถบ (รูปที่ 5) 0 - มุมระหว่างทิศทางของการแผ่รังสีหลักกับทิศทางสูงสุดของกลีบด้านข้างที่พบในการทดลอง

ช่วงของค่า C พบได้จากความสัมพันธ์: c! = O/ดว

สำหรับค่า 0 ที่ตรงกับจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของกลีบด้านข้าง (ตรงกับศูนย์ของรูปแบบ)

หลังจากกำหนดช่วง C แล้ว ช่วงนี้จะถูกแบ่งออกเป็นค่าจำนวนหนึ่ง ซึ่งค่าที่เหมาะสมที่สุดจะถูกเลือกจากการทดลอง

ข้าว. 4. การตั้งค่าการทดลอง

ข้าว. 5. การหาค่าพารามิเตอร์กลีบด้านข้างแบบทดลอง 6. วิธีการวางตำแหน่งสตริป

ผลลัพธ์

มีการทดสอบแถบหลายตำแหน่ง เมื่อย้ายแถบออกจากกลีบหลักแต่อยู่ในช่วง C ที่พบ ผลลัพธ์ก็ดีขึ้น ในรูป รูปที่ 7 แสดงสองรูปแบบที่ไม่มีแถบและมีแถบ แสดงให้เห็นระดับกลีบด้านข้างที่ลดลงอย่างชัดเจน

ในตาราง ตารางที่ 1 แสดงพารามิเตอร์เปรียบเทียบของรูปแบบในแง่ของระดับของกลีบด้านข้าง ทิศทาง และความกว้างของกลีบหลัก

บทสรุป

การลดระดับของกลีบด้านข้างเมื่อใช้แถบ - 23 dB (ระดับของกลีบด้านข้างของเสาอากาศที่ไม่มีแถบ -

12.43 เดซิเบล) ความกว้างของกลีบดอกหลักยังคงแทบไม่เปลี่ยนแปลง วิธีการดังกล่าวมีความยืดหยุ่นมาก เนื่องจากสามารถนำไปใช้กับเสาอากาศใดก็ได้

อย่างไรก็ตามความยากลำบากบางประการคืออิทธิพลของการบิดเบือนแบบหลายเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับอิทธิพลของโลกและวัตถุโดยรอบในรูปแบบซึ่งนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงระดับของกลีบด้านข้างสูงถึง 22 เดซิเบล

วิธีการที่กล่าวมานั้นง่าย ไม่แพง และสามารถทำได้เสร็จภายในระยะเวลาอันสั้น ต่อไปนี้เราจะพยายามเพิ่มแถบเพิ่มเติมในตำแหน่งต่างๆ และตรวจสอบแถบการดูดซึม นอกจากนี้ จะดำเนินการวิเคราะห์ปัญหาทางทฤษฎีโดยใช้วิธีทฤษฎีการเลี้ยวเบนทางเรขาคณิต

รูปแบบการแผ่รังสีสนามไกลของเสาอากาศ P2F- 23-NXA ขนาดเชิงเส้น - พล็อตเชิงขั้ว

ข้าว. 7. เสาอากาศ DN P2F-23-NXA ไม่มีแถบและมีแถบ

พารามิเตอร์การเปรียบเทียบเสาอากาศ

ระดับกลีบด้านข้าง

รูปแบบทางทฤษฎี (โปรแกรม Ma11a) รูปแบบตามเอกสารทางเทคนิค 18 dB 15 dB

รูปแบบที่วัดไม่มีแถบ 12.43 dB

วัดลายแบบมีแถบ มีหลายเส้นทาง ไม่มีหลายเส้นทาง

ความกว้างของกลีบหลักเป็นองศา D D, dB

DN ทางทฤษฎี (โปรแกรม Ma^ab) 16,161.45 22.07

DN สำหรับเอกสารทางเทคนิค 16,161.45 22.07

วัดลายไม่มีแถบ 14,210.475 23.23

วัดลายมีแถบ 14,210.475 23.23

วรรณกรรม

1. บาลานิส. ทฤษฎีเสาอากาศ C ฉบับที่ 3 ไวลีย์ 2005.

2. ขั้นตอนการทดสอบมาตรฐาน IEEE สำหรับเสาอากาศ IEEE Std. 149 - 1965.

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

4. Searle AD., ฮัมฟรีย์ เอที. การออกแบบเสาอากาศสะท้อนแสงด้านข้างต่ำ Antennas and Propagation, การประชุมนานาชาติครั้งที่ 10 เรื่อง (Conf. Publ. No. 436) Volume 1, 14-17 April 1997 Page(s):17 - 20 vol.1. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE.

5. Schrank H. เสาอากาศสะท้อนแสงแบบไซด์โลบต่ำ จดหมายข่าว Antennas and Propagation Society, IEEE เล่มที่ 27, ฉบับที่ 2, เมษายน 1985 หน้า: 5 - 16 สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. การลดระดับ Sidelobe โดยการปรับปรุงรูปทรงสตรัท Antennas and Propagation, IEEE Transactions on Volume 32, Issue 7, Jul 1984 Page(s):698 - 705. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE.

7. ดี.ซี เจนน์ และ ดับเบิลยู.วี.ที. รุสช์ "การออกแบบตัวสะท้อนแสงด้านข้างต่ำโดยใช้พื้นผิวต้านทาน" ใน IEEE Antennas Propagat., Soc./URSI Int. อาการ ขุด.ฉบับ. ฉันอาจจะ

1990, น. 152. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE.

8. ดี.ซี. เจนน์ และ ดับเบิลยู.วี.ที. รุสช์ "การสังเคราะห์และการออกแบบตัวสะท้อนแสงไซด์โลบต่ำโดยใช้พื้นผิวต้านทาน" IEEE Trans การขยายพันธุ์เสาอากาศ., เล่ม. 39, น. 1372 กันยายน

2534. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE.

9. Monk A.D. และ Cjamlcoals P.J.B. รูปแบบโมฆะแบบปรับได้พร้อมเสาอากาศตัวสะท้อนแสงที่กำหนดค่าใหม่ได้, IEEE Proc ฮ, 1995, 142, (3), หน้า. 220-224. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Sidelobe การลดตัวสะท้อนแสงแบบพาราโบลาพร้อมตัวสะท้อนแสงเสริม เสาอากาศและการขยายพันธุ์ เปิดธุรกรรม IEEE เล่มที่ 35 ฉบับที่ 12 ธันวาคม 1987 หน้า:1367-1374. สืบค้นเมื่อวันที่ 26 มกราคม 2551 จากฐานข้อมูล IEEE.

เพื่อระงับคำขอจากกลีบด้านข้าง จะใช้ความแตกต่างในระดับพลังงานของการแผ่รังสีของกลีบหลักและกลีบด้านข้าง

1.2.1. การปราบปรามคำขอจากกลีบด้านข้างของรูปแบบทิศทางของหอควบคุมจะดำเนินการโดยใช้ระบบที่เรียกว่าสามพัลส์ (ดูรูปที่ 2*)

ข้าว. 2 การระงับคำขอจากกลีบด้านข้างของ DRL โดยใช้ระบบสามพัลส์

สำหรับพัลส์รหัสคำขอทั้งสอง P1 และ РЗ ที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศเรดาร์กำหนดทิศทาง พัลส์ที่สาม P2 (พัลส์ปราบปราม) จะถูกเพิ่ม ซึ่งปล่อยออกมาจากเสาอากาศรอบทิศทางที่แยกจากกัน (เสาอากาศปราบปราม) พัลส์ระงับเวลาจะล่าช้า 2 μs จากพัลส์แรกของรหัสคำขอ ระดับพลังงานของการแผ่รังสีเสาอากาศปราบปรามจะถูกเลือกในลักษณะที่ที่ไซต์รับสัญญาณ ระดับของสัญญาณปราบปรามจะมากกว่าระดับสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากกลีบด้านข้างอย่างเห็นได้ชัด และน้อยกว่าระดับของสัญญาณที่ปล่อยออกมาจากกลีบหลัก .

ทรานสปอนเดอร์จะเปรียบเทียบแอมพลิจูดของพัลส์รหัส P1, РЗ และพัลส์ปราบปราม P2 เมื่อได้รับรหัสการสอบปากคำในทิศทางกลีบด้านข้าง เมื่อระดับสัญญาณปราบปรามเท่ากับหรือมากกว่าระดับสัญญาณรหัสการสอบปากคำ จะไม่เกิดการตอบสนอง การตอบสนองจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อระดับ P1, RZ มากกว่าระดับ P2 9 dB หรือมากกว่า

1.2.2. การปราบปรามคำขอจากกลีบด้านข้างของรูปแบบเรดาร์ลงจอดจะดำเนินการในบล็อก BPS ซึ่งใช้วิธีการปราบปรามด้วยเกณฑ์ลอยตัว (ดูรูปที่ 3)

รูปที่ 3 การรับสัญญาณแพ็คเก็ตตอบสนอง
เมื่อใช้ระบบปราบปรามแบบมีเกณฑ์ลอยตัว

วิธีการนี้ประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าใน BPS โดยใช้ระบบติดตามแรงเฉื่อย ระดับของสัญญาณที่ได้รับจากกลีบหลักของรูปแบบการแผ่รังสีจะถูกจัดเก็บในรูปของแรงดันไฟฟ้า ส่วนหนึ่งของแรงดันไฟฟ้านี้ซึ่งสอดคล้องกับระดับที่กำหนดซึ่งเกินระดับของสัญญาณกลีบด้านข้างถูกตั้งค่าเป็นเกณฑ์ที่เอาต์พุตของเครื่องขยายเสียงและในการฉายรังสีครั้งถัดไปการตอบสนองจะเกิดขึ้นเฉพาะเมื่อสัญญาณคำขอเกินค่าของเกณฑ์นี้ . แรงดันไฟฟ้านี้จะถูกปรับในการฉายรังสีครั้งต่อไป

1.3. โครงสร้างสัญญาณตอบสนอง

สัญญาณตอบสนองซึ่งประกอบด้วยข้อความข้อมูลใดๆ ประกอบด้วยรหัสพิกัด รหัสกุญแจ และรหัสข้อมูล (ดูรูปที่ 4a*)

รูปที่ 4 โครงสร้างของรหัสตอบกลับ

รหัสพิกัดเป็นแบบสองพัลส์ โครงสร้างจะแตกต่างกันสำหรับคำข้อมูลแต่ละคำ (ดูรูปที่ 4b,c*)

รหัสสำคัญคือ 3 พัลส์ โครงสร้างจะแตกต่างกันสำหรับคำข้อมูลแต่ละคำ (ดูรูปที่ 4b,c*)

รหัสข้อมูลประกอบด้วย 40 พัลส์ ซึ่งประกอบเป็นรหัสไบนารี่ 20 บิต การคายประจุแต่ละครั้ง (ดูรูปที่ 4a, d) มีพัลส์สองตัวโดยเว้นระยะห่างกัน 160 μs ช่วงเวลาระหว่างพัลส์ของการคายประจุครั้งหนึ่งจะเต็มไปด้วยพัลส์ของการคายประจุอื่นๆ แต่ละบิตมีข้อมูลไบนารี: อักขระ “1” หรืออักขระ “0” ในทรานสปอนเดอร์ SO-69 วิธีการหยุดชั่วคราวแบบแอ็คทีฟใช้ในการส่งสัญลักษณ์สองตัว สัญลักษณ์ "0" จะถูกส่งด้วยพัลส์ล่าช้า 4 μs สัมพันธ์กับโมเมนต์เวลาที่พัลส์ซึ่งแสดงถึงสัญลักษณ์ "1" จะเป็น ส่ง ตำแหน่งพัลส์ที่เป็นไปได้สองตำแหน่งสำหรับแต่ละหลัก (“1” หรือ “0”) จะแสดงด้วยเครื่องหมายกากบาท ช่วงเวลาระหว่างสัญลักษณ์ “1” (หรือ “0”) สองตัวที่ต่อกันจะถือว่าเท่ากับ 8 µs ดังนั้น ช่วงเวลาระหว่างสัญลักษณ์ที่ต่อเนื่องกัน “1” และ “0” จะเป็น 12 µs และหากสัญลักษณ์ “0” ตามด้วยสัญลักษณ์ “1” ช่วงเวลาระหว่างพัลส์จะเท่ากับ 4 µs

บิตแรกจะส่งพัลส์เดี่ยว ซึ่งแทนค่าหนึ่งหากล่าช้า 4 µs และจะส่งค่าเป็นศูนย์หากล่าช้า 8 µs บิตที่สองยังส่งหนึ่งพัลส์ ซึ่งเป็น 2 ถ้ามีการดีเลย์ 4 µs สัมพันธ์กับบิตก่อนหน้า จะเป็นศูนย์หากดีเลย์ 8 µs หลักที่สามจะส่ง 4 และ 0 ขึ้นอยู่กับตำแหน่งด้วย ตัวเลขหลักที่ 4 ส่ง 8 และ 0

ตัวอย่างเช่น หมายเลข 6 ถูกส่งเป็นหมายเลข 0110 ในรูปแบบไบนารี นั่นคือเป็นผลรวม 0+2+4+0 (ดูรูปที่ 1)

ข้อมูลที่ส่งใน 160 μs จะถูกส่งครั้งที่สองในอีก 160 μs ถัดไป ซึ่งช่วยเพิ่มภูมิคุ้มกันทางเสียงของการส่งข้อมูลได้อย่างมาก

ความกว้างของรูปแบบ (กลีบหลัก) กำหนดระดับความเข้มข้นของพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมา

ความกว้างของรูปแบบคือมุมระหว่างสองทิศทางและภายในกลีบหลัก ซึ่งความกว้างของความแรงของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าอยู่ที่ระดับ 0.707 จากค่าสูงสุด (หรือระดับ 0.5 จากค่าความหนาแน่นของพลังงานสูงสุด)

ความกว้างของรูปแบบถูกกำหนดดังนี้: 2θ 0.5 คือความกว้างของรูปแบบในแง่ของกำลังที่ระดับ 0.5; 2θ 0.707 - ความกว้างของรูปแบบตามความเข้มที่ระดับ 0.707

ดัชนี E หรือ H ที่แสดงด้านบนหมายถึงความกว้างของรูปแบบในระนาบที่สอดคล้องกัน: , ระดับกำลัง 0.5 สอดคล้องกับระดับความแรงของสนาม 0.707 หรือระดับ 3 dB ในระดับลอการิทึม:

ความกว้างของลำแสงของเสาอากาศเดียวกันซึ่งแสดงด้วยความแรงของสนาม พลังงาน หรือสเกลลอการิทึม และวัดที่ระดับที่สอดคล้องกันจะเท่ากัน:

จากการทดลอง ความกว้างของรูปแบบสามารถหาได้ง่ายจากกราฟของรูปแบบที่ปรากฎในระบบพิกัดระบบพิกัดใดระบบหนึ่ง ดังแสดงในรูป

ระดับของกลีบด้านข้างของรูปแบบจะกำหนดระดับของการแผ่รังสีปลอมของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าโดยเสาอากาศ มันส่งผลกระทบต่อความลับของการทำงานของอุปกรณ์ทางเทคนิควิทยุและคุณภาพของความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้ากับระบบวิทยุอิเล็กทรอนิกส์ในบริเวณใกล้เคียง

ระดับกลีบข้างสัมพัทธ์คืออัตราส่วนของความกว้างของความแรงของสนามในทิศทางของกลีบด้านข้างสูงสุดต่อความกว้างของความแรงของสนามในทิศทางของกลีบหลักสูงสุด:

ในทางปฏิบัติ ระดับนี้จะแสดงเป็นหน่วยสัมบูรณ์หรือเป็นเดซิเบล ระดับของกลีบด้านแรกเป็นที่สนใจมากที่สุด บางครั้งพวกมันทำงานโดยมีกลีบข้างอยู่ในระดับเฉลี่ย

4. ค่าสัมประสิทธิ์ทิศทางและอัตราขยายของเสาอากาศส่งสัญญาณ

ค่าสัมประสิทธิ์ทิศทางในเชิงปริมาณจะแสดงลักษณะเฉพาะของคุณสมบัติทิศทางของเสาอากาศจริงเมื่อเปรียบเทียบกับเสาอากาศอ้างอิง ซึ่งเป็นตัวปล่อยสัญญาณรอบทิศทาง (ไอโซโทรปิก) อย่างสมบูรณ์โดยมีรูปแบบเป็นทรงกลม:

ปัจจัยด้านประสิทธิภาพคือตัวเลขที่แสดงจำนวนครั้งที่ความหนาแน่นของฟลักซ์กำลัง P(θ,φ) ของเสาอากาศจริง (ทิศทาง) มากกว่าความหนาแน่นของฟลักซ์กำลัง

PE (θ,φ) ของเสาอากาศอ้างอิง (รอบทิศทาง) สำหรับทิศทางเดียวกันและที่ระยะห่างเท่ากัน โดยมีเงื่อนไขว่ากำลังการแผ่รังสีของเสาอากาศจะเท่ากัน:

โดยคำนึงถึง (1) เราสามารถได้รับ:

โดยที่ D 0 คือทิศทางในทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุด

ในทางปฏิบัติ เมื่อพูดถึงประสิทธิภาพของเสาอากาศ เราหมายถึงค่าที่กำหนดโดยรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศอย่างสมบูรณ์:

ในการคำนวณทางวิศวกรรม จะใช้สูตรเชิงประจักษ์โดยประมาณซึ่งสัมพันธ์กับปัจจัยทิศทางกับความกว้างของรูปแบบเสาอากาศในระนาบหลัก:

เนื่องจากในทางปฏิบัติเป็นการยากที่จะกำหนดกำลังการแผ่รังสีของเสาอากาศ (และยิ่งกว่านั้นเพื่อให้บรรลุเงื่อนไขของความเท่าเทียมกันของกำลังการแผ่รังสีของเสาอากาศอ้างอิงและเสาอากาศจริง) จึงนำแนวคิดเรื่องอัตราขยายของเสาอากาศมาใช้ ซึ่งคำนึงถึงไม่ เฉพาะคุณสมบัติการโฟกัสของเสาอากาศเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความสามารถในการแปลงพลังงานประเภทหนึ่งไปเป็นอีกประเภทหนึ่งด้วย

นี่แสดงให้เห็นในความจริงที่ว่าในคำจำกัดความที่คล้ายกับปัจจัยด้านประสิทธิภาพ เงื่อนไขจะเปลี่ยนไป และเห็นได้ชัดว่าประสิทธิภาพของเสาอากาศอ้างอิงเท่ากับความสามัคคี:

โดยที่ P A คือพลังงานที่จ่ายให้กับเสาอากาศ

จากนั้นค่าสัมประสิทธิ์ทิศทางจะแสดงในรูปของค่าสัมประสิทธิ์ทิศทางดังนี้:

โดยที่ η A คือประสิทธิภาพของเสาอากาศ

ในทางปฏิบัติจะใช้ G 0 - เสาอากาศจะขยายไปในทิศทางของการแผ่รังสีสูงสุด

5. รูปแบบการแผ่รังสีเฟส แนวคิดเรื่องศูนย์กลางเฟสของเสาอากาศ

รูปแบบการแผ่รังสีเฟสคือการขึ้นอยู่กับเฟสของสนามแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศบนพิกัดเชิงมุม เนื่องจากในโซนไกลของเสาอากาศ เวกเตอร์สนาม E และ H อยู่ในเฟส รูปแบบเฟสจึงสัมพันธ์กับส่วนประกอบทางไฟฟ้าและแม่เหล็กของ EMF ที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศเท่าๆ กัน FDN ถูกกำหนดดังนี้:

Ψ = Ψ (θ,φ) สำหรับ r = const

ถ้า Ψ (θ,φ) ที่ r = const นั่นหมายความว่าเสาอากาศสร้างเฟสด้านหน้าของคลื่นในรูปทรงกลม ศูนย์กลางของทรงกลมนี้ซึ่งเป็นจุดกำเนิดของระบบพิกัดเรียกว่าศูนย์กลางเฟสของเสาอากาศ (PCA) เสาอากาศบางตัวไม่ได้มีศูนย์กลางเฟส

สำหรับเสาอากาศที่มีศูนย์กลางเฟสและรูปแบบแอมพลิจูดหลายกลีบซึ่งมีศูนย์ที่ชัดเจนอยู่ระหว่างกัน เฟสสนามในกลีบที่อยู่ติดกันจะแตกต่างกัน (180 0) ความสัมพันธ์ระหว่างรูปแบบแอมพลิจูดและรูปแบบการแผ่รังสีเฟสของเสาอากาศเดียวกันแสดงไว้ดังรูปต่อไปนี้

เนื่องจากทิศทางการแพร่กระจายของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและตำแหน่งของเฟสด้านหน้าจะตั้งฉากกันที่แต่ละจุดในอวกาศ โดยการวัดตำแหน่งของเฟสด้านหน้าของคลื่น จึงเป็นไปได้ที่จะกำหนดทิศทางทางอ้อมไปยังแหล่งกำเนิดรังสี (ทิศทาง การหาโดยวิธีเฟส)

• ระดับกลีบด้านข้าง (SLL) ของรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศคือระดับสัมพัทธ์ (ทำให้เป็นมาตรฐานของรูปแบบการแผ่รังสีสูงสุด) ของการแผ่รังสีของเสาอากาศในทิศทางของกลีบด้านข้าง ตามกฎแล้ว UBL จะแสดงเป็นเดซิเบล แต่บ่อยครั้งที่ UBL ถูกกำหนดให้เป็น "ตามกำลัง" หรือ "ตามสนาม"

  รูปแบบของเสาอากาศจริง (ขนาดจำกัด) เป็นฟังก์ชันการสั่นซึ่งมีการระบุค่าสูงสุดโดยรวม ซึ่งเป็นศูนย์กลางของกลีบหลักของรูปแบบ เช่นเดียวกับค่าสูงสุดเฉพาะจุดอื่นๆ ของรูปแบบและด้านที่เรียกว่าที่สอดคล้องกัน กลีบของลวดลาย คำว่า lateral ควรเข้าใจว่าเป็นไปด้านข้าง ไม่ใช่ตามตัวอักษร (กลีบชี้ไปที่ "ไปด้านข้าง") กลีบดอก DN จะถูกกำหนดหมายเลขตามลำดับ โดยเริ่มจากกลีบหลักซึ่งกำหนดให้เป็นศูนย์ กลีบการเลี้ยวเบน (การรบกวน) ของรูปแบบที่ปรากฏในอาร์เรย์เสาอากาศแบบกระจายไม่ถือเป็นด้านข้าง ค่าต่ำสุดของรูปแบบที่แยกกลีบของรูปแบบนั้นเรียกว่าศูนย์ (ระดับการแผ่รังสีในทิศทางของศูนย์รูปแบบอาจมีขนาดเล็กโดยพลการ แต่ในความเป็นจริงแล้วรังสีนั้นมีอยู่เสมอ) บริเวณการแผ่รังสีด้านข้างแบ่งออกเป็นบริเวณย่อย ได้แก่ บริเวณของกลีบด้านข้างใกล้ (ติดกับกลีบหลักของรูปแบบ) บริเวณตรงกลาง และบริเวณของกลีบด้านหลัง (ซีกโลกด้านหลังทั้งหมด)

  โดย UBL เราหมายถึงระดับสัมพัทธ์ของกลีบด้านข้างที่ใหญ่ที่สุดของรูปแบบ ตามกฎแล้วกลีบด้านที่ใหญ่ที่สุดคือกลีบด้านแรก (ติดกับหลัก) สำหรับเสาอากาศที่มีทิศทางสูงจะใช้ระดับการแผ่รังสีด้านข้างโดยเฉลี่ยด้วย มุม) และระดับของกลีบข้างไกล (ระดับสัมพัทธ์ของกลีบกลีบข้างที่ใหญ่ที่สุดในบริเวณกลีบด้านหลัง)

  สำหรับเสาอากาศแผ่รังสีตามยาว เพื่อประเมินระดับรังสีในทิศทาง “ย้อนกลับ” (ในทิศทางตรงข้ามกับทิศทางของกลีบหลักของรูปแบบรังสี) จะใช้พารามิเตอร์ระดับรังสีด้านหลังสัมพัทธ์ (จากด้านหน้า/ด้านหลังภาษาอังกฤษ F/B - อัตราส่วนเดินหน้า/ถอยหลัง) และเมื่อประมาณค่า UBL จะไม่คำนึงถึงรังสีนี้ด้วย นอกจากนี้ เพื่อประเมินระดับการแผ่รังสีในทิศทาง “ด้านข้าง” (ในทิศทางตั้งฉากกับกลีบหลักของรูปแบบ) พารามิเตอร์การแผ่รังสีด้านสัมพัทธ์ (จากด้านหน้า/ด้านข้างภาษาอังกฤษ F/S - อัตราส่วนไปข้างหน้า/ด้านข้าง) ถูกนำมาใช้.

  UBL เช่นเดียวกับความกว้างของกลีบหลักของรูปแบบการแผ่รังสีเป็นพารามิเตอร์ที่กำหนดความละเอียดและภูมิคุ้มกันทางเสียงของระบบวิศวกรรมวิทยุ ดังนั้นพารามิเตอร์เหล่านี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งในข้อกำหนดทางเทคนิคสำหรับการพัฒนาเสาอากาศ ความกว้างของลำแสงและ UBL จะถูกควบคุมทั้งเมื่อเสาอากาศถูกใช้งานและระหว่างการทำงาน

แนวคิดที่เกี่ยวข้อง

โฟโตนิกคริสตัลเป็นโครงสร้างแข็งโดยมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกหรือความไม่สม่ำเสมอที่เปลี่ยนแปลงเป็นระยะ ซึ่งเป็นช่วงระยะเวลาที่เทียบเคียงได้กับความยาวคลื่นของแสง

ตะแกรงไฟเบอร์ Bragg (FBG) เป็นตัวสะท้อนแสงแบบ Bragg แบบกระจาย (ตะแกรงการเลี้ยวเบนชนิดหนึ่ง) ที่เกิดขึ้นในแกนรับแสงของเส้นใยนำแสง FBG มีสเปกตรัมการสะท้อนที่แคบ และใช้ในไฟเบอร์เลเซอร์ เซนเซอร์ไฟเบอร์ออปติก เพื่อรักษาเสถียรภาพและเปลี่ยนความยาวคลื่นของเลเซอร์และไดโอดเลเซอร์ ฯลฯ

ปล่อยให้การกระจายกระแสตามความยาวของเสาอากาศคงที่:

เสาอากาศจริง (เช่น ท่อนำคลื่นสล็อต) หรืออาร์เรย์เสาอากาศที่พิมพ์ออกมา มักจะมีการกระจายกระแสนี้ทุกประการ ลองคำนวณรูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศดังกล่าว:

ตอนนี้เรามาสร้างรูปแบบที่ทำให้เป็นมาตรฐาน:

(4.1.)

ข้าว. 4.3 รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศเชิงเส้นที่มีการกระจายกระแสสม่ำเสมอ

พื้นที่ต่อไปนี้สามารถแยกแยะได้ในรูปแบบรังสีนี้:

1) กลีบหลักคือส่วนของรูปแบบรังสีที่มีสนามมากที่สุด

2) กลีบดอกด้านข้าง

รูปต่อไปนี้แสดงรูปแบบการแผ่รังสีในระบบพิกัดเชิงขั้วซึ่ง
มีลักษณะที่มองเห็นได้มากขึ้น (รูปที่ 4.4)

ข้าว. 4.4 รูปแบบการแผ่รังสีของเสาอากาศเชิงเส้นที่มีการกระจายกระแสสม่ำเสมอในระบบพิกัดเชิงขั้ว

การประเมินทิศทางของเสาอากาศในเชิงปริมาณมักจะถือเป็นความกว้างของกลีบหลักของเสาอากาศ ซึ่งจะกำหนดโดยระดับ -3 dB จากสูงสุดหรือเป็นศูนย์ พิจารณาความกว้างของกลีบหลักตามระดับศูนย์ ที่นี่เราสามารถประมาณได้ว่าสำหรับเสาอากาศที่มีทิศทางสูง:
. เงื่อนไขสำหรับตัวคูณของระบบให้เท่ากับศูนย์สามารถเขียนได้ประมาณดังนี้:

เมื่อพิจารณาแล้วว่า
เงื่อนไขสุดท้ายสามารถเขียนใหม่ได้ด้วยวิธีนี้:

สำหรับค่าขนาดใหญ่ของความยาวไฟฟ้าของเสาอากาศ (สำหรับค่าเล็ก ๆ ของความกว้างครึ่งหนึ่งของกลีบหลักของเสาอากาศ) โดยคำนึงถึงข้อเท็จจริงที่ว่าไซน์ของอาร์กิวเมนต์ขนาดเล็กมีค่าเท่ากับค่าโดยประมาณ ของอาร์กิวเมนต์ ความสัมพันธ์สุดท้ายสามารถเขียนใหม่ได้เป็น:

ในที่สุดเราก็ได้ความสัมพันธ์ระหว่างความกว้างของกลีบหลักกับขนาดของเสาอากาศเป็นเศษส่วนของความยาวคลื่น:

ข้อสรุปที่สำคัญต่อจากความสัมพันธ์ครั้งล่าสุด: สำหรับเสาอากาศเชิงเส้นในเฟสที่ความยาวคลื่นคงที่ การเพิ่มความยาวของเสาอากาศจะทำให้รูปแบบการแผ่รังสีแคบลง

ลองประมาณระดับของกลีบด้านข้างในเสาอากาศนี้กัน จากความสัมพันธ์ (4.1) เราสามารถหาเงื่อนไขสำหรับตำแหน่งเชิงมุมของกลีบด้านแรก (สูงสุด) ได้:

(-13 เดซิเบล)

ปรากฎว่าในกรณีนี้ระดับของกลีบด้านข้างไม่ได้ขึ้นอยู่กับความยาวและความถี่ของเสาอากาศ แต่จะถูกกำหนดโดยประเภทของการกระจายกระแสแอมพลิจูดเท่านั้น เพื่อลด UBL ควรละทิ้งประเภทการกระจายแอมพลิจูดที่ยอมรับ (การกระจายแบบสม่ำเสมอ) และย้ายไปที่การกระจายที่ลดลงไปทางขอบของเสาอากาศ

5. อาร์เรย์เสาอากาศเชิงเส้น

5.1. ได้มาซึ่งนิพจน์สำหรับวันลาร์

นิพจน์ 4.2 ช่วยให้คุณสามารถย้ายจากสนามของระบบเสาอากาศต่อเนื่องเชิงเส้นไปยังสนามของเสาอากาศแบบแยกส่วนได้อย่างง่ายดาย ในการทำเช่นนี้ก็เพียงพอที่จะระบุการกระจายปัจจุบันภายใต้เครื่องหมายอินทิกรัลในรูปแบบของฟังก์ชันขัดแตะ (ชุดของฟังก์ชันเดลต้า) โดยมีน้ำหนักที่สอดคล้องกับแอมพลิจูดการกระตุ้นขององค์ประกอบและพิกัดที่สอดคล้องกัน ในกรณีนี้ ผลลัพธ์ที่ได้คือรูปแบบการแผ่รังสีของอาเรย์เสาอากาศเป็นการแปลงฟูริเยร์แบบไม่ต่อเนื่อง นักศึกษาปริญญาโทจะต้องใช้แนวทางนี้อย่างอิสระเพื่อเป็นแบบฝึกหัด

6. การสังเคราะห์ afr ในวันที่กำหนด

6.1. การทบทวนประวัติ คุณลักษณะของปัญหาการสังเคราะห์เสาอากาศ

บ่อยครั้งเพื่อให้แน่ใจว่าระบบวิทยุทำงานได้อย่างถูกต้องจึงมีการกำหนดข้อกำหนดพิเศษกับอุปกรณ์เสาอากาศที่เป็นส่วนหนึ่งของระบบเหล่านั้น ดังนั้นการออกแบบเสาอากาศให้มีลักษณะเฉพาะจึงถือเป็นงานที่สำคัญที่สุดประการหนึ่ง

โดยพื้นฐานแล้ว ข้อกำหนดจะกำหนดให้กับรูปแบบการแผ่รังสี (DP) ของอุปกรณ์เสาอากาศและมีความหลากหลายมาก: รูปร่างเฉพาะของกลีบหลักของรูปแบบ (เช่น ในรูปแบบของเซกเตอร์และโคซีแคนต์) ระดับหนึ่งของ กลีบข้าง อาจต้องจุ่มในทิศทางที่กำหนดหรือในช่วงมุมที่กำหนด ส่วนของทฤษฎีเสาอากาศที่เกี่ยวข้องกับการแก้ปัญหาเหล่านี้เรียกว่าทฤษฎีการสังเคราะห์เสาอากาศ

ในกรณีส่วนใหญ่ ยังไม่พบวิธีแก้ไขปัญหาการสังเคราะห์ที่แน่นอน และเราสามารถพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการโดยประมาณได้ ปัญหาดังกล่าวได้รับการศึกษามาเป็นเวลานานและพบวิธีการและเทคนิคมากมาย วิธีการแก้ไขปัญหาการสังเคราะห์เสาอากาศยังขึ้นอยู่กับข้อกำหนดบางประการ: ความเร็ว; ความยั่งยืน เช่น ความไวต่ำต่อการเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในพารามิเตอร์ (ความถี่, ขนาดเสาอากาศ ฯลฯ ); ความเป็นไปได้ในทางปฏิบัติ วิธีที่ง่ายที่สุดในการพิจารณาคือ แผนภาพบางส่วนและอินทิกรัลฟูริเยร์ วิธีแรกขึ้นอยู่กับการเปรียบเทียบของการแปลงฟูริเยร์และการเชื่อมต่อระหว่างการกระจายแอมพลิจูดเฟสกับรูปแบบ วิธีที่สองขึ้นอยู่กับการขยายอนุกรมรูปแบบไปเป็นฟังก์ชันพื้นฐาน (รูปแบบบางส่วน) บ่อยครั้งที่วิธีแก้ปัญหาที่ได้รับจากวิธีการเหล่านี้เป็นเรื่องยากที่จะนำไปใช้ในทางปฏิบัติ (เสาอากาศมีลักษณะเครื่องมือวัดที่ไม่ดี การกระจายเฟสแอมพลิจูด (APD) นั้นยากต่อการนำไปใช้ และวิธีแก้ปัญหาไม่เสถียร) พิจารณาวิธีการที่อนุญาตให้คำนึงถึงข้อ จำกัด ของบัญชี PRA และหลีกเลี่ยงสิ่งที่เรียกว่า "ผลกระทบเหนือทิศทาง"

แยกกันเป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การเน้นถึงปัญหาของการสังเคราะห์แบบผสมซึ่งปัญหาที่สำคัญที่สุดคือปัญหาของการสังเคราะห์เฟสเช่น การค้นหาการกระจายเฟสสำหรับแอมพลิจูดที่กำหนดซึ่งนำไปสู่รูปแบบที่ต้องการ ความเกี่ยวข้องของปัญหาการสังเคราะห์เฟสสามารถอธิบายได้ด้วยการใช้เสาอากาศแบบ Phased Array (PAA) อย่างแพร่หลาย วิธีการแก้ไขปัญหาดังกล่าวอธิบายไว้ในและ