 ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение Как определить диапазон голоса - ваш вокал Игровые автоматы с быстрым выводом Как самому избавиться от обидчивости Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам Вкуснейший "Салат из свеклы с чесноком" Натюрморт и его изобразительные возможности Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д. Как научиться брать на себя ответственность Зачем нужны границы в отношениях с детьми? Световозвращающие элементы на детской одежде Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ) Глава 3. Завет мужчины с женщиной
Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.
| Влияние земли на излучение антенны
ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ЗЕМЛИ НА ДИАГРАММУ НАПРАВЛЕННОСТИ ГОРИЗОНТАЛЬНОГО СИММЕТРИЧНОГО ПОЛУВОЛНОВОГО ВИБРАТОРА
1. Цель работы: Ознакомиться с методикой снятия диаграмм направленности антенн и исследовать влияние земли на диаграмму направленности горизонтальных симметричных вибраторов в вертикальной плоскости.
Краткие теоретические сведения. Определения Диаграммой направленности называют графическое изображение амплитудной характеристики направленности. Амплитудная характеристика направленности, определяемая зависимостью амплитуды напряженности создаваемой антенной поля или величины ей пропорциональной от направления в пространстве, дает наглядное представление о распределении энергии электромагнитных волн. Направление определяется амплитудным В общем случае комплексная амплитуда напряженности электрического поля, создаваемого антенной в точке наблюдения, определяется формулой:
где Амплитудной нормированной характеристикой направленности называют модуль комплексной нормированной характеристики направленности (
Методика измерения амплитудной характеристики направленности Измерить амплитудную характеристику направленности антенны можно двумя способами: методом неподвижной антенны или методом вращающейся антенны. Так, если исследуемая антенна работает на излучение, то при первом методе она неподвижна и вокруг неё по окружности перемещается индикатор поля со вспомогательной антенной, показывающей величину, пропорциональную амплитуде напряженности электрического поля в разных точках окружности. При втором методе исследуемая антенна вращается вокруг своей оси, а индикатор поля со вспомогательной антенной неподвижен и показывает величину, пропорциональную амплитуде напряженности поля, в зависимости от угла поворота исследуемой антенны. При измерении характеристики направленности очень важно расположить антенны на расстоянии, превышающем некоторое минимальное расстояние
где
Влияние земли на излучение антенны
Обычно антенны располагаются вблизи земли или каких-нибудь тел, обладающих свойствами проводников или диэлектриков. Под действием электромагнитного поля антенны в земле и в близко расположенных к антенне проводящих телах возникают токи проводимости и смещения (вторичные токи). Эти токи создают свое (вторичное) электромагнитное поле. Поле в окружающем антенну пространстве является результатом сложения (интерференции) первичного, т.е. созданного непосредственно самой антенной полем и вторичного поля. Поскольку в результате действия вторичных токов изменяются величина и распределение электромагнитного поля во всех точках окружающего антенну пространства, то изменяются диаграмма направленности антенны, сопротивление излучения, входное сопротивление антенны и другие основные параметры. Taк как земля является неидеальным проводником, то возникновение в ней токов приводит к потерям энергии и уменьшению КПД антенны. Точный учет влияния реальной земли, обладающей свойствами полупроводника, на излучение антенн является весьма сложной задачей. В ряде случаев эта задача может быть решена путем замены поверхности земли с конечной проводимостью идеально проводящей и бесконечно протяженной плоскостью. Решение в этом случае получается весьма простым, если воспользоваться методом зеркальных изображений, позволяющим также до некоторой степeни учесть влияние параметров реальной почвы на характеристику антенны. Сущность метода зеркальных изображений применительно к антеннам состоит в том, что при определении электромагнитного поля, создаваемого вибратором, помещенным над бесконечной протяженной идеально проводящей плоскостью, вторичные токи исключаются из рассмотрения путем введение «фиктивного» вибратора, являющегося зеркальным изображением (точной копией) действительного вибратора. Зеркальный излучатель располагается на продолжении нормали, соединяющей действительный вибратор с проводящей плоскостью, по другую сторону этой плоскости на расстоянии h, равном расстоянию от действительного излучателя до проводящей поверхности (рис. 1).
Амплитуда тока в зеркальном вибраторе равна амплитуде тока в действительном вибраторе, а фаза тока зависит от ориентации в пространстве действительного вибратора относительно проводящей плоскости. Результирующее электромагнитное поле, создаваемое реальным излучателем и его зеркальным изображением, точно так же, как и результирующее электромагнитное поле, создаваемое реальным излучателем и токами, текущими по проводящей поверхности, удовлетворяет граничным условиям на этой поверхности. Этого достаточно, чтобы утверждать, что в любой точке первого полупространства (см. рис. 1) фиктивный (зеркальный) вибратор создает такое же поле, как и реальные токи, текущие по идеально проводящей поверхности, и что, следовательно, замена действия вторичных токов действием зеркального изображения правомерна. Рассмотрим некоторые примеры. Внесем в поле электрического вибратора бесконечно протяженную и идеальную проводящую плоскость так, чтобы вибратор был горизонтален по отношению к этой плоскости, и расстояние между ним и плоскостью равнялось h (рис. 2, а). Электромагнитное поле вибратора само по себе не удовлетворяет граничным условиям на этой плоскости. В точке Р вектор
Поместим в полупространстве II на расстоянии h от плоскости горизонтальный вибратор 2, ток в котором по величине равен току в вибраторе 1,но противоположен по направлению. Вектор Таким же путем могут быть найдены зеркальные изображения магнитных вибраторов. При этом оказывается, что магнитный ток в зеркальном изображении горизонтального магнитного вибратора равен по величине и по фазе магнитному току в действительном вибраторе. Ток в зеркальном изображении вертикального магнитного вибратора (горизонтальная рамка) равен по величине магнитному току в действительном вибраторе, но по направлению они противоположны. Сложные антенны при построении их зеркальных изображений могут быть разложены на элементарные вибраторы. При более строгом подходе к вопросу об учете влияния реальной земли на излучение антенн считают, что электромагнитное поле над поверхностью земли с конечной проводимостью представляет собой два типа волны. Первую из них называют интерференционной (пространственной). Она является результатом наложения волны, распространяющейся непосредственно от излучателя, (прямой луч) и волны, отраженной от земли по законам геометрической оптики, (отраженный луч). Второй тип волны – неинтерференционная или "поверхностная" волна, движущаяся непосредственно вдоль поверхности земли, расчет поля которой рассматривается в курсе распространения радиоволн. Поле поверхностной волны убывает с расстоянием значительно быстрее поля интерференционной волны. Однако составляющая поля поверхностной волны увеличивается при уменьшении высоты подвеса передающей и приемной антенн и должна учитываться при расчете поля у поверхности земли. На большом расстоянии от антенны (дальняя зона) обычно учитывают только интерференционную волну. При этом на основании теории отраженных волн (метод геометрической оптики) можно использовать метод, аналогичный методу зеркальных изображений, и поле в точке приема рассматривать как результат интерференции полей двух вибраторов, находящихся на расстоянии 2h друг от друга. При этом ток в "зеркальном" вибраторе равен току в действительном, умноженному на комплексный коэффициент отражения (коэффициент Френеля), т.е.
|
и меридиональным 
углами сферической системы координат, как показано на рис. 2.1, а.
- расстояние от антенны до точки наблюдения; 
- амплитуда напряженности электрического поля на расстоянии 
от антенны в направлении наибольшего излучения; 
- волновое число; 
- комплексная нормированная характеристика направленности антенны.
). Под фазовой характеристикой направленности понимают зависимость фазы напряженности электрического поля ( 
), создаваемого антенной в точке наблюдения, от направления на эту точку.
, которое определяется типом антенны, её размерами и длиной волны 
. Можно считать [3] , что в первом приближении
- наибольший размер антенны.
поля вибратора можно разложить на две составляющие - горизонтальную 
и вертикальную 
.
вибратора 2 в той же точке Р разложим на две составляющие 
и 
. Составляющая 
. Напомним, что коэффициент отражения 
зависит от вида поляризации поля, угла наклона луча 
или угла возвышения над линией горизонта (угол между направлением прихода волны и горизонтальной плоскостью), электрических параметров почвы 
и длины волны 
.