Ana lob genişliği ve yan lob seviyesi

DN'nin (ana lob) genişliği, yayılan elektromanyetik enerjinin konsantrasyon derecesini belirler. DN genişliği elektromanyetik alan kuvvetinin genliğinin maksimum değerden 0.707 (veya güç yoğunluğu açısından maksimum değerden 0.5) olduğu ana lob içindeki iki yön arasındaki açıdır. DN'nin genişliği aşağıdaki gibi belirlenir:

2i, 0,5 düzeyinde güç açısından BP'nin genişliğidir;

2i - 0.707 seviyesinde gerilimde DN genişliği.

E veya H indeksi, karşılık gelen düzlemde DN'nin genişliğini belirtir: 2i, 2i. 0,5'lik bir güç seviyesi, logaritmik bir ölçekte 0,707'lik bir alan gücü seviyesine veya a - 3 dB seviyesine karşılık gelir:

Deneysel olarak, BP genişliği, örneğin Şekil 11'de gösterildiği gibi bir grafikten uygun bir şekilde belirlenebilir.

Şekil 11

Anten modelinin yan loblarının seviyesi, elektromanyetik alan anteninin sahte radyasyon derecesini belirler. Yakındaki radyo elektronik sistemleriyle elektromanyetik uyumluluğun kalitesini etkiler.

Yan lobun nispi seviyesi, birinci yan lobun maksimumu yönünde alan gücünün genliğinin, ana lobun maksimumu yönünde alan gücünün genliğine oranıdır (Şekil 12):

Şekil 12

Bu düzey, mutlak birimler veya desibel cinsinden ifade edilir:

Yönlü ve verici anten kazancı

Yönlü etki faktörü (yönlülük faktörü), gerçek bir antenin yön özelliklerini, bir küre şeklinde bir DP'li referans yönsüz (izotropik) bir anten ile karşılaştırıldığında nicel olarak karakterize eder:

KND, gerçek (yönlü) antenin güç akışı yoğunluğunun P (u, q) aynı anten için referans (yönsüz) antenin güç akışı yoğunluğundan P (u, q) kaç kez daha büyük olduğunu gösteren bir sayıdır. antenlerin ışıma güçlerinin aynı olması şartıyla, aynı yönde ve aynı mesafede:

(25) dikkate alındığında, şunları elde edebilirsiniz:

Anten kazancı (GF), sadece antenin odaklanma özelliklerini değil, aynı zamanda bir tür enerjiyi diğerine dönüştürme yeteneğini de dikkate alan bir parametredir.

KÜ gerçek (yönlü) antenin güç akı yoğunluğunun P (u, q) aynı yön için PE (u, q) referans (yönsüz) anteninin güç akı yoğunluğundan kaç kez daha büyük olduğunu gösteren bir sayıdır ve antenlere verilen güçlerin aynı olması şartıyla aynı mesafede.

Kazanç KND cinsinden ifade edilebilir:

anten verimliliği nerede. Pratikte kullanırlar - maksimum radyasyon yönünde anten kazancı.

Faz yön diyagramı. Anten fazı merkezi konsepti

Faz düzeni anten tarafından yayılan elektromanyetik alanın fazının açısal koordinatlara bağımlılığıdır.

Antenin uzak bölgesinde alan vektörleri E ve H aynı fazda olduğundan, faz deseni anten tarafından yayılan EMF'nin elektrik ve manyetik bileşenleriyle eşit olarak ilişkilidir. DP fazı şu şekilde gösterilir: W = W (u, q) r = const.

r = const'ta W (u, q) = const ise, bu, antenin bir küre şeklinde bir faz dalgası cephesi oluşturduğu anlamına gelir. Koordinat sisteminin başlangıç ​​noktasının bulunduğu bu kürenin merkezine antenin faz merkezi (FCA) denir. Tüm antenlerin bir faz merkezine sahip olmadığına dikkat edilmelidir.

Bir faz merkezi ve aralarında net sıfırlar bulunan çok loblu bir genlik modeli olan antenler için, alanın bitişik loblardaki fazı p (180 °) ile farklılık gösterir. Aynı antenin genlik ve faz radyasyon modelleri arasındaki ilişki Şekil 13'te gösterilmektedir.

Şekil 13 - Genlik ve faz düzeni

EMW'nin yayılma yönü ve uzaydaki her noktada faz cephesinin konumu karşılıklı olarak diktir.

İdeal olarak, antenin uyduya yönelttiği ışın keskin bir kalem şeklinde olmalıdır. Ne yazık ki, dalga boyu anten açıklığına (çapına) kıyasla küçük olduğundan, sabit odak noktası gerçekten doğru değildir. Bu, uzun huzmede hafif sapmaya ve bazı istenmeyen eksen dışı sinyallerin alınmasına neden olur. Ortaya çıkan kutup diyagramı, adı verilen dar bir ışından oluşur. ana taç yaprağı ve daha az genliğe sahip bir dizi yan lob.

Bir parabolik tipik radyasyon modeli
kutupsal koordinat sisteminde reflektör

Kutup diyagramlarının yorumlanması genellikle zor olduğundan, dikdörtgen bir gösterim tercih edilir. 11 GHz frekansında 65 cm çapında eşit şekilde ışınlanmış bir anten için normalleştirilmiş teorik sinyal özelliği şekilde gösterilmiştir:

Aslında, yukarıda sıralanan faktörler, bu özellikte düzensizliklerin ortaya çıkmasına katkıda bulunacaktır, ancak gösterilen bağımlılığın genel resmi değişmeden kalacaktır.

Arka plan gürültüsü anten sistemine esas olarak yan loblardan girer, bu nedenle ana lobun genliğine göre mümkün olduğunca küçük olmaları önemlidir. Düzgün bir şekilde ışınlanmış bir anten teorik olarak bu yan lobların ilkini ve en büyüğünü maksimum ana lobun yaklaşık -17,6 dB altında oluşturur.

Uygulamada, maruz kalma nadiren tekdüzedir. Işınlama dağılımının doğruluğu, kurulan aydınlatıcının tipine bağlıdır. Bu bizi bir anten sisteminin etkin alanı veya verimliliği kavramına getirir. Başka bir deyişle, sinyal gücünün çoğu aynanın merkezinden toplanır ve antenin dış kenarlarına doğru azalır. Bu nedenle, anten reflektörünün zayıf bir açıklığı, arka plan gürültüsüne karşı koruma işlevi görebilir.

Eksik (yetersiz) ayna ışıması, birinci yan lobun seviyesini -20 dB'nin altına düşürür, böylece arka plan gürültüsünün etkisini azaltır. İlk bakışta, bu çözüm ideal görünüyor, ancak bazı istenmeyen sonuçlara yol açıyor - anten kazancında bir azalma ve buna karşılık gelen ışın (ana lob) genişliğinde bir artış. Anten radyasyon modelinin ana özelliği, modelin ana lobunun genişliği olarak -3 dB düzeyinde hesaplanan yarım güç genişliğidir. Herhangi bir ana lob seviyesinde hüzme genişliğini hesaplamak için kullanılan denklemler karmaşıktır ve uygulanması zaman alıcıdır. Ancak belirtilen ışınlama yöntemine bağlı olarak -3dB ana lob genişliği, birinci yan lob genliği ve ilk sıfır konumu (çentik) gibi parametreler aşağıdaki tablodaki ifadeler kullanılarak kolaylıkla hesaplanabilir. Kosinüs dağılımı ortalamaya yakındır ve alınan maruz kalma yöntemi bilinmiyorsa, -3 dB ışın genişliği hesaplanırken ilk yaklaşım olarak kullanılabilir.

Metal şeritleri açıklığa yerleştirerek reflektör antenlerin yan loblarının seviyesini azaltmak

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

Notre Dame Üniversitesi, Trablus, Lübnan

Tanıtım

Hareketliliğin arttığı bir dünyada, bilginin nerede bulunduğuna veya bireye bakılmaksızın insanların iletişim kurması ve bilgiye erişmesi için artan bir ihtiyaç vardır. Bu düşüncelerden hareketle, telekomünikasyonun, yani sinyallerin uzak mesafelere iletilmesinin mutlak bir zorunluluk olduğu inkar edilemez. Kablosuz iletişim sistemlerinin mükemmelliği ve her yerde bulunabilmesi için gereksinimler, giderek daha verimli sistemlerin geliştirilmesine ihtiyaç duyulmasına yol açmaktadır. Sistemi iyileştirirken, ana başlangıç ​​adımı, mevcut ve gelecekteki kablosuz iletişim sistemlerinin ana yapı taşları olan antenlerin iyileştirilmesidir. Bu aşamada, anten parametrelerinin kalitesini artırarak, yön modelinin yan loblarının seviyesinde bir azalmayı kastediyoruz. Yan lobların seviyesindeki bir azalma, elbette, diyagramın ana lobunu etkilememelidir. Yan lob seviyesinin düşürülmesi arzu edilir çünkü alıcı anten olarak kullanılan antenler için yan loblar sistemi istenmeyen sinyallere karşı daha savunmasız hale getirir. Verici antenlerde, yan loblar, sinyal istenmeyen bir alıcı taraf tarafından alınabileceğinden, bilgi güvenliğini azaltır. Ana zorluk, yan lobların seviyesi ne kadar yüksek olursa, en yüksek seviyeli yan lob yönünde girişim olasılığının o kadar yüksek olmasıdır. Ayrıca yan lob seviyesindeki artış, sinyal gücünün gereksiz yere boşa harcanması anlamına gelir. Pek çok araştırma yapılmıştır (örneğin bakınız), ancak bu makalenin amacı basit, etkili ve düşük maliyetli olduğu kanıtlanmış "şerit konumlandırma" yöntemini ele almaktır. Herhangi bir parabolik anten

antenler arasındaki paraziti azaltmak için bu yöntem (Şekil 1) kullanılarak tasarlanabilir ve hatta değiştirilebilir.

Bununla birlikte, yan lobların seviyesinde bir azalma elde etmek için iletken şeritler çok hassas bir şekilde yerleştirilmelidir. Bu yazıda, "şerit konumlandırma" yöntemi deneyle test edilmiştir.

Görevin açıklaması

Problem şu şekilde formüle edilmiştir. Belirli bir parabolik anten için (Şekil 1), birinci yan lobun seviyesinin düşürülmesi gerekir. Anten radyasyon modeli, anten açıklığının uyarma fonksiyonunun Fourier dönüşümünden başka bir şey değildir.

İncirde. Şekil 2 bir parabolik antenin iki diyagramını gösterir - şeritsiz (düz çizgi) ve çizgili (* ile gösterilen çizgi), şeritler kullanıldığında, birinci yan lob seviyesinin düştüğünü, ancak ana antenin seviyesinin düştüğünü gösterir. lob da azalır ve seviye ayrıca yaprakların geri kalanını da değiştirir. Bu, şeritlerin konumunun çok kritik olduğunu göstermektedir. Şeritleri, yarım güçlü ana lob genişliği veya anten kazancı önemli ölçüde değişmeyecek şekilde konumlandırmak gerekir. Sırt lobunun seviyesi de belirgin şekilde değişmemelidir. Kalan petallerin seviyesindeki artış o kadar önemli değildir, çünkü bu petallerin seviyesini düşürmek genellikle ilk yan lobların seviyesinden çok daha kolaydır. Ancak bu artış ılımlı olmalıdır. Figürü de hatırlayalım. 2 açıklayıcıdır.

Belirtilen nedenlerle, "şerit konumlandırma" yöntemini kullanırken aşağıdakiler akılda tutulmalıdır: elektrik alanını tam olarak yansıtmak için şeritler metalik olmalıdır. Bu durumda, şeritlerin konumu açıkça belirlenebilir. Şu anda yan lobların seviyesini ölçmek için

Pirinç. 2. Çizgisiz anten radyasyon modeli (katı)

ve çizgili (

Pirinç. 3. dB cinsinden teorik normalleştirilmiş radyasyon modeli

iki yöntem kullanılır - teorik ve deneysel. Her iki yöntem de birbirini tamamlar, ancak kanıtımız, kırılmasız ve şeritli deneysel anten diyagramlarının bir karşılaştırmasına dayandığından, bu durumda deneysel yöntemi kullanacağız.

A. Teorik yöntem. Bu yöntem şunlardan oluşur:

Test edilen antenin teorik radyasyon paterninin (DP) bulunması,

Bu DN'nin yan loblarının ölçümleri.

Anten modeli, antenin teknik dokümantasyonundan alınabilir veya örneğin Ma1!Ab programı kullanılarak veya bilinen alan ilişkileri kullanılarak başka herhangi bir uygun program kullanılarak hesaplanabilir.

Test anteni olarak P2P-23-YKHA reflektörlü parabolik anten kullanılmıştır. DP'nin teorik değeri, düzgün uyarma ile yuvarlak bir açıklık formülü kullanılarak elde edildi:

] ka2E0e kg Jl (ka 8Ipv)

E-düzleminde ölçümler ve hesaplamalar yapıldı. İncirde. 3, normalleştirilmiş kutup düzenini gösterir.

B. Deneysel yöntem. Deneysel yöntemde iki anten kullanılmalıdır:

Test edilen alıcı anten,

Verici anten.

Test edilen antenin anten modeli, döndürülerek ve alan seviyesi gerekli doğrulukla sabitlenerek belirlenir. Daha fazla doğruluk için desibel cinsinden okunması tercih edilir.

B. Yan lobların seviyesini ayarlar. Tanım olarak, ilk yan loblar ana loba en yakın olanlardır. Konumlarını sabitlemek için, ana radyasyonun yönü ile ilk sol veya sağ lobun maksimum radyasyon yönü arasındaki açıyı derece veya radyan cinsinden ölçmek gerekir. Desenin simetrisinden dolayı sol ve sağ yan lobların yönleri aynı olmalıdır, ancak deneysel desende durum böyle olmayabilir. Ardından, yan yaprakların genişliğini de belirlemeniz gerekir. Yan lobun solundaki ve sağındaki DN sıfırları arasındaki fark olarak tanımlanabilir. Simetri burada da beklenmelidir, ancak sadece teoride. İncirde. Şekil 5, yan lobun parametrelerini belirlemek için deneysel verileri göstermektedir.

Bir dizi ölçüm sonucunda, antenin simetri ekseninden şeride olan mesafe (1.20-1.36) ^ ile belirlenen P2P-23-NKhA anteni için şeritlerin konumu belirlendi.

Yan lobun parametreleri belirlendikten sonra şeritlerin konumu belirlenir. Karşılık gelen hesaplamalar, aşağıda açıklanan ve Şekil 2'de gösterilen aynı yöntem kullanılarak hem teorik hem de deneysel DP için gerçekleştirilir. 6.

Sabit d - parabolik antenin simetri ekseninden parabolik aynanın açıklığının yüzeyinde bulunan şeride olan mesafe, aşağıdaki ilişki ile belirlenir:

"D<Ф = ъ,

burada d, ayna yüzeyindeki simetri noktasından şeride deneysel olarak ölçülen mesafedir (Şekil 5); 0 - ana radyasyonun yönü ile deneysel olarak bulunan yan lobun maksimum yönü arasındaki açı.

C için değer aralığı şu oranda bulunur: s! = O / dv

yan lobun başlangıcına ve sonuna karşılık gelen 0 değerleri için (desenin sıfırlarına karşılık gelir).

C aralığını belirledikten sonra, bu aralık, deneysel olarak optimal değerin seçildiği bir dizi değere bölünür.

Pirinç. 4. Deneysel kurulum

Pirinç. 5. Yan lobların parametrelerinin deneysel olarak belirlenmesi. 6. Şerit konumlandırma yöntemi

Sonuçlar

Şeritlerin çeşitli konumları test edilmiştir. Çizgileri ana lobdan uzağa, ancak bulunan C aralığı içinde hareket ettirirken, sonuçlar düzeldi. İncirde. Şekil 7, yan lobların seviyesinde net bir düşüş gösteren, şeritsiz ve şeritli iki BP'yi göstermektedir.

Tablo Şekil 1, yan lobların seviyesi, ana lobun yönlülüğü ve genişliği açısından anten modelinin karşılaştırmalı parametrelerini göstermektedir.

Çözüm

Şerit kullanırken yan lob seviyesinin azaltılması - 23 dB (çizgisiz antenin yan loblarının seviyesi -

12.43 dB). Bu durumda, ana lobun genişliği neredeyse değişmeden kalır. Bu yöntem, herhangi bir antene uygulanabileceği için çok esnektir.

Bununla birlikte, belirli bir zorluk, zeminin ve çevreleyen nesnelerin desen üzerindeki etkisiyle ilişkili çok yollu bozulmaların etkisidir, bu da yan lobların seviyesinde 22 dB'ye kadar bir değişikliğe yol açar.

Bu yöntem basit, ucuzdur ve kısa sürede tamamlanabilir. Bundan sonra, farklı pozisyonlarda ek şeritler eklemeye ve absorpsiyon şeritlerini keşfetmeye çalışacağız. Ek olarak, geometrik kırınım teorisi yöntemini kullanarak problemin teorik analizi üzerinde çalışma yapılacaktır.

Antenin uzak alan radyasyon modeli P2F- 23-NXA doğrusal büyüklük - kutupsal çizim

Pirinç. 7. DN anteni P2F-23-NXA çizgisiz ve çizgili

Anten Karşılaştırmalı Parametreler

yan lob seviyesi

Teorik DN (Ma11ab programı) DN teknik belgelere göre 18 dB 15 dB

Ölçülen AP, şeritsiz 12,43 dB

Ölçülen DN şeritli Çoklu yollu Çoklu yolsuz

Derece D D, dB olarak ana lob genişliği

Teorik DN (Ma ^ ab programı) 16 161.45 22.07

DN teknik belgelere göre 16 161.45 22.07

Çizgisiz ölçülen DN 14 210.475 23.23

Çizgili ölçülen MD 14 210.475 23.23

Edebiyat

1. Balaniler. C Anten Teorisi. 3. Baskı. Wiley 2005.

2. Antenler için IEEE standart test prosedürleri IEEE Std. 149 - 1965.

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

4. Searle AD., Humphrey AT. Düşük yan lob reflektörlü anten tasarımı. Antenler ve Yayılım, Onuncu Uluslararası Konferans (Konf. Yayın No. 436) Cilt 1, 14-17 Nisan 1997 Sayfa (lar): 17-20 cilt 1. 26 Ocak 2008'de IEEE veritabanlarından alındı.

5. Schrank H. Düşük yan lob reflektörlü antenler. Antenler ve Yayılma Derneği Haber Bülteni, IEEE Cilt 27, Sayı 2, Nisan 1985 Sayfa (lar): 5 - 16. Erişim tarihi: 26 Ocak 2008, IEEE veritabanlarından.

6. Satoh T. shizuo Endo, Matsunaka N., Betsudan Si, Katagi T, Ebisui T. Dikme şeklinin iyileştirilmesiyle yan lob seviyesinde azalma. Antenler ve Yayılım, IEEE İşlemleri Cilt 32, Sayı 7, Temmuz 1984 Sayfa (lar): 698 - 705. Erişim tarihi: 26 Ocak 2008, IEEE veritabanlarından.

7. D.C Jenn ve W.V.T. Rusch. IEEE Antennas Propagat., Soc./ URSI Int.'de "Dirençli yüzeyler kullanan düşük yan loblu reflektör tasarımı". semptom. Dig., Cilt. ben, mayıs

1990, s. 152. 26 Ocak 2008'de IEEE veritabanlarından alındı.

8. D.C Jenn ve W.V.T. Rusch. "Düşük yan lob reflektör sentezi ve dirençli yüzeyler kullanılarak tasarım," IEEE Trans. Antenler Propagat., Cilt. 39, s. 1372, Eylül.

1991. 26 Ocak 2008'de IEEE veritabanlarından alındı.

9. Monk AD., Ve Cjamlcoals PJ.B. Yeniden yapılandırılabilir yansıtıcı anten ile uyarlanabilir boş oluşumu, IEEE Proc. H, 1995, 142, (3), s. 220-224. 26 Ocak 2008'de IEEE veritabanlarından alındı.

10. Lam P., Shung-Wu Lee, Lang K, Chang D. Yardımcı reflektörlü bir parabolik reflektörün yan lob redüksiyonu. Antenler ve Yayılım, IEEE İşlemleri Üzerine. Cilt 35, Sayı 12, Aralık 1987 Sayfa (lar): 1367-1374. 26 Ocak 2008'de IEEE veritabanlarından alındı.

Anten, tasarımından bağımsız olarak, tersinirlik özelliğine sahiptir (hem alım hem de radyasyon için çalışabilir). Genellikle mikrodalga bağlantılarında, aynı anten hem alıcıya hem de vericiye aynı anda bağlanabilir. Bu, sinyalin farklı frekanslarda aynı yönde gönderilmesine ve alınmasına izin verir.

Alıcı antenin hemen hemen tüm parametreleri, verici antenin parametrelerine karşılık gelir, ancak bazen biraz farklı fiziksel anlamları vardır.

Alıcı ve verici antenlerin dualite prensibine sahip olmasına rağmen, tasarım açısından önemli ölçüde farklılık gösterebilirler. Bunun nedeni, verici antenin elektromanyetik sinyali uzun (mümkün olan maksimum) mesafelerde iletmek için kendi içinden önemli güçler geçirmesi gerektiğidir. Anten alım için çalışıyorsa, çok düşük yoğunluklu alanlarla etkileşime girer. Antenin akım ileten yapısının türü genellikle nihai boyutlarını belirler.

Belki de herhangi bir antenin ana özelliği yön modelidir. Kazanç ve yönlülük gibi birçok yardımcı parametre ve önemli enerji özellikleri bundan kaynaklanmaktadır.

yönlü desen

Yönlü model (DP), anten tarafından uzaydaki gözlem açılarından yeterince büyük bir mesafede oluşturulan alan kuvvetinin bağımlılığıdır. Hacim olarak, yönlü anten diyagramı Şekil 1'de gösterilene benzeyebilir.

Resim 1

Yukarıdaki şekilde gösterilene, hacmin yüzeyi olan ve birkaç maksimuma sahip olabilen uzamsal diyagramatik yönlülük de denir. Şekilde kırmızı ile vurgulanan ana maksimum, diyagramın ana lobu olarak adlandırılır ve ana radyasyonun (veya alımın) yönüne karşılık gelir. Buna göre, ana lob etrafındaki alan gücünün ilk minimum veya (daha az sıklıkla) sıfır değerleri sınırını belirler. Diğer tüm maksimum alan değerlerine yan loblar denir.

Pratikte, birden fazla maksimum radyasyon yönüne sahip olabilen veya yan lobları olmayan çeşitli antenler vardır.

Görüntünün (ve teknik uygulamanın) rahatlığı için, MD'ler genellikle iki dikey düzlemde düşünülür. Kural olarak, bunlar elektrik vektörü E ve manyetik vektör H'nin (çoğu ortamda birbirine dik olan) düzlemleridir, Şekil 2.

Resim 2

Bazı durumlarda, BP, Dünya düzlemine göre dikey ve yatay düzlemlerde düşünülür. Düzlem diyagramları kutupsal veya Kartezyen (dikdörtgen) koordinat sistemleriyle gösterilir. Kutupsal koordinatlarda diyagram daha görseldir ve bir harita üzerine bindirildiğinde radyo istasyonu anteninin kapsama alanı hakkında bir fikir edinebilirsiniz, Şekil 3.

Figür 3

Radyasyon modelinin dikdörtgen bir koordinat sisteminde temsili, mühendislik hesaplamaları için daha uygundur; böyle bir yapı, diyagramın yapısını incelemek için daha sık kullanılır. Bunun için diyagramlar, ana maksimum bire düşürülerek normalize edilmiştir. Aşağıdaki şekil tipik bir normalleştirilmiş yansıtıcı anten modelini göstermektedir.

Şekil 4

Yan radyasyonun yoğunluğunun oldukça düşük olduğu ve yan radyasyonun lineer bir ölçekte ölçülmesinin zor olduğu durumlarda, logaritmik bir ölçek kullanılır. Bildiğiniz gibi, desibel küçük değerleri büyütür ve büyük değerleri küçültür, bu nedenle logaritmik ölçekte aynı diyagram aşağıdaki gibi görünür:

Şekil 5

Uygulama için önemli olan oldukça fazla sayıda özellik tek başına radyasyon modelinden çıkarılabilir. Yukarıda gösterilen diyagramı daha ayrıntılı olarak inceleyelim.

En önemli parametrelerden biri sıfır emisyonlu ana lob θ 0 ve yarım güçlü ana lob θ 0,5'tir. Gücün yarısı 3 dB veya alan gücü olarak 0.707'dir.

Şekil 6

Şekil 6, sıfır radyasyon için ana lobun genişliğinin θ 0 = 5.18 derece olduğunu ve yarı güç seviyesindeki genişliğin θ 0.5 = 2.15 derece olduğunu göstermektedir.

Ayrıca, diyagramlar yan ve arka radyasyonun yoğunluğu (yan ve arka lobların gücü) ile değerlendirilir, bu nedenle anten takibinin iki önemli parametresi daha - bu koruma katsayısı ve yan lobların seviyesidir. .

Koruma katsayısı, anten tarafından ana yönde yayılan alan kuvvetinin, ters yönde yayılan alan kuvvetine oranıdır. Diyagramın ana lobunun yönü 180 derece olarak kabul edilirse, tersi 0 derecedir. Radyasyonun başka yönleri de mümkündür. İncelenen diyagramın koruyucu etki katsayısını bulalım. Netlik için, onu kutupsal bir koordinat sisteminde göstereceğiz (Şekil 7):

Şekil 7

Diyagramda, m1, m2 işaretleri sırasıyla geri ve ileri yönlerdeki radyasyon seviyelerini temsil eder. Koruyucu eylem katsayısı şu şekilde tanımlanır:

Göreceli birimlerde. Aynı dB değeri:

Yan lob seviyesi (LBL) genellikle dB olarak belirtilir, böylece yan lob seviyesinin ana lob seviyesiyle karşılaştırıldığında ne kadar zayıf olduğunu gösterir, Şekil 8.

Şekil 8

Bunlar, herhangi bir anten sisteminin, yönlü modelin tanımından doğrudan çıkan iki önemli parametresidir. KND ve KU sıklıkla birbirleriyle karıştırılır. Onları dikkate alarak devam edelim.

yön faktörü

Yönlü etki faktörü (CDI), ana yönde (E 0 2) oluşturulan alan kuvvetinin karesinin, tüm yönlerdeki alan kuvvetinin karesinin ortalama değerine (E cf 2) oranıdır. Tanımdan da anlaşılacağı gibi, yönlülük antenin yön özelliklerini karakterize eder. LPC, yayılan güç tarafından belirlendiği için kayıpları hesaba katmaz. Yukarıdan, KND'yi hesaplamak için formülü belirtebilirsiniz:

D = E 0 2 / E cf 2

Anten alım için çalışıyorsa, yönlülük göstergesi, parazit her yönden eşit olarak geliyorsa yönlü bir anten çok yönlü bir antenle değiştirilirken sinyal-gürültü güç oranının kaç kat artacağını gösterir.

Bir verici anten için, LPC, ana yönde aynı alan kuvvetlerini korurken, çok yönlü anten yönlü bir antenle değiştirilirse radyasyon gücünün kaç kez azaltılması gerektiğini gösterir.

Kesinlikle çok yönlü bir antenin yönlülüğü açıkça bire eşittir. Fiziksel olarak, böyle bir antenin uzaysal radyasyon modeli ideal bir küre gibi görünür:

Şekil 9

Böyle bir anten her yöne eşit derecede iyi yayar, ancak pratikte bu mümkün değildir. Bu nedenle, bir tür matematiksel soyutlamadır.

Kazanç

Yukarıda belirtildiği gibi, yönlülük anten kaybını hesaba katmaz. Antenin yön özelliklerini karakterize eden ve içindeki kaybı hesaba katan parametreye kazanç denir.

Kazanç (KU) G, ana yönde (E 0 2) anten tarafından oluşturulan alan kuvvetinin karesinin, referans anten tarafından oluşturulan alan kuvvetinin (E oe 2) karesinin ortalama değerine oranıdır. , antenlere verilen güçler eşit olduğunda. Ayrıca KU belirlenirken referans ve ölçülen antenin verimliliğinin dikkate alındığını da not ediyoruz.

Referans anten kavramı, kazancı anlamada çok önemlidir ve farklı frekans bantlarında farklı tipte referans antenler kullanılır. Uzun/orta dalga aralığında standart olarak dikey monopol çeyrek dalga boyu vibratör alınır (Şekil 10).

Şekil 10

Böyle bir referans vibratör için, D e = 3.28, bu nedenle, uzun dalga / orta dalga anteninin kazancı, yönlülük yoluyla aşağıdaki gibi belirlenir: G = D * ŋ / 3.28, burada ŋ anten verimliliğidir.

Kısa dalgalar aralığında, referans anten olarak simetrik bir yarım dalga vibratör alınır, bunun için De = 1.64, ardından KU:

G = D * ŋ / 1.64

Mikrodalga aralığında (ve bu hemen hemen tüm modern Wi-Fi, LTE ve diğer antenlerdir), D e = 1 veren ve Şekil 9'da gösterilen uzamsal bir diyagrama sahip bir izotropik yayıcı referans yayıcı olarak alınır.

Kazanç, verici antenlerin belirleyici bir parametresidir, çünkü yönlü antene sağlanan gücün referansa kıyasla kaç kez azaltılması gerektiğini gösterir, böylece ana yöndeki alan kuvveti değişmeden kalır.

KND ve KU esas olarak desibel cinsinden ifade edilir: 10lgD, 10lgG.

Çözüm

Bu nedenle, radyasyon modeli ve güç özelliklerinden (yönlülük ve kontrol) kaynaklanan antenin bazı alan özelliklerini dikkate aldık. Kazanç anten kaybını hesaba kattığından, anten kazancı her zaman yönlü eylemden daha azdır. Gücün beslemenin besleme hattına geri yansıması, duvarlardan geçen akımlar (örneğin bir korna), diyagramın antenin yapısal parçaları tarafından gölgelenmesi vb. nedeniyle kayıplar ortaya çıkabilir. Gerçek anten sistemlerinde, yönlülük ve KU arasındaki fark 1.5-2 dB olabilir.

Antenin uzunluğu boyunca akım dağılımının sabit olmasına izin verin:

Gerçek antenler (örneğin, oluklu dalga kılavuzu) veya basılı anten dizileri genellikle bu akım dağılımına sahiptir. Böyle bir antenin radyasyon modelini hesaplayalım:

Şimdi normalleştirilmiş bir DN oluşturalım:

(4.1.)

Pirinç. 4.3 Düzgün akım dağılımına sahip doğrusal anten modeli

Bu radyasyon modelinde aşağıdaki alanlar ayırt edilebilir:

1) Ana lob, alanın maksimum olduğu radyasyon modelinin alanıdır.

2) Yanal yapraklar.

Aşağıdaki şekil, içinde bulunduğu kutup düzenini göstermektedir.
daha görsel bir forma sahiptir (Şekil 4.4).

Pirinç. 4.4 Kutupsal bir koordinat sisteminde düzgün bir akım dağılımına sahip doğrusal bir antenin radyasyon modeli

Anten yönlülüğünün nicel bir tahmini, antenin ana lobunun genişliği olarak kabul edilir ve bu, maksimumdan -3 dB düzeyine veya sıfır noktalarına göre belirlenir. Sıfırlar düzeyinde ana lobun genişliğini belirleyin. Burada, yüksek yönlü antenler için kabaca şunu varsayabiliriz:
... Sistem faktörünün sıfıra eşit olması koşulu yaklaşık olarak şu şekilde yazılabilir:

Hesaba katıldığında
, son koşul aşağıdaki gibi yeniden yazılabilir:

Antenin elektriksel uzunluğunun büyük değerleri için (ana anten lobunun yarı genişliğinin küçük değerleri için), küçük bir argümanın sinüsünün yaklaşık olarak değerine eşit olduğu gerçeğini dikkate alarak argüman, son ilişki şu şekilde yeniden yazılabilir:

Sonunda, ana lobun genişliği ile antenin boyutu arasındaki dalga boyunun kesirleri arasındaki oranı elde ederiz:

Son ilişkiden önemli bir sonuç çıkar: sabit bir dalga boyunda faz içi lineer bir anten için, anten uzunluğundaki bir artış, radyasyon paterninin daralmasına yol açar.

Bu antendeki yan lobların seviyesini tahmin edelim. (4.1) bağıntısından, birinci (maksimum) yan lobun açısal konumu için koşulu elde edebiliriz:

(-13 dB)

Bu durumda, yan lobların seviyesinin anten uzunluğuna ve frekansına bağlı olmadığı, ancak yalnızca akımın genlik dağılımının biçimi tarafından belirlendiği ortaya çıktı. UBL'yi azaltmak için, genlik dağılımının kabul edilen biçiminden (tekdüze bir dağılımdan) vazgeçilmeli ve antenin kenarlarına düşen bir dağıtıma geçilmelidir.

5. Doğrusal anten dizisi

5.1. dn lar için bir ifade türetme

İfade 4.2. doğrusal sürekli bir anten sisteminin alanından ayrı bir anten dizisinin alanına kolayca geçiş yapmanızı sağlar. Bunu yapmak için, elemanların uyarılma genliklerine ve karşılık gelen koordinatlara karşılık gelen ağırlıklarla bir kafes işlevi (bir dizi delta işlevi) şeklinde integral işareti altındaki akım dağılımını ayarlamak yeterlidir. Bu durumda, sonuç, ayrık bir Fourier dönüşümü olarak anten dizisi ışıma modelidir. Yüksek lisans öğrencilerine bu yaklaşımı bir alıştırma olarak kendi başlarına uygulama fırsatı verilir.

6. Belirli bir gün için afr sentezi.

6.1. Tarihsel bakış, anten sentez problemlerinin özellikleri.

Çoğu zaman, radyo mühendisliği sistemlerinin doğru çalışmasını sağlamak için, onların ayrılmaz parçası olan anten cihazlarına özel gereksinimler uygulanır. Bu nedenle, belirtilen özelliklere sahip antenlerin tasarlanması en önemli görevlerden biridir.

Temel olarak, gereksinimler anten cihazının yönlü modeline (BP) uygulanır ve çok çeşitli bir yapıya sahiptir: anten modelinin belirli bir şekli ana lob (örneğin, bir sektör ve kosekant şekli), belirli bir seviye yan loblarda, belirli bir yönde veya belirli bir açı aralığında bir eğim gerekli olabilir. Anten teorisinin bu problemleri çözmeye ayrılan bölümüne anten sentezi teorisi denir.

Çoğu durumda sentez probleminin kesin çözümü bulunamamıştır ve yaklaşık yöntemlerden bahsedebiliriz. Bu tür problemler uzun süre çalışılmış ve birçok yöntem ve teknik bulunmuştur. Anten sentezi problemlerini çözme yöntemlerine de belirli gereksinimler getirilmiştir: hız; kararlılık, yani parametrelerdeki (frekans, anten boyutları vb.) küçük değişikliklere karşı düşük hassasiyet; pratik fizibilite. En basit yöntemler göz önünde bulundurulur: kısmi diyagramlar ve Fourier integrali. İlk yöntem Fourier dönüşümü analojisine ve genlik-faz dağılımı ile MD arasındaki ilişkiye dayanır, ikincisi MD serisinin temel fonksiyonlarda (kısmi MD'ler) genişletilmesine dayanır. Genellikle, bu yöntemlerle elde edilen çözümlerin pratikte uygulanması zordur (antenler zayıf enstrümantasyona sahiptir, uygulanması zor bir genlik-faz dağılımına (AFD), çözüm kararsızdır). PRA üzerindeki kısıtlamaları dikkate almak ve sözde kaçınmak için yöntemler göz önünde bulundurulur. "Süper yönlü etki".

Ayrı olarak, en önemlisi faz sentezi sorunu olan, yani gerekli DP'ye yol açan belirli bir genlikte faz dağılımını bulmak olan karma sentez problemlerini vurgulamaya değer. Faz sentezi problemlerinin uygunluğu, fazlı anten dizilerinin (PAR) geniş kullanımı ile açıklanmaktadır. Bu tür sorunları çözme yöntemleri ve içinde açıklanmıştır.