Исследование зигзагообразной приемной антенны
Дипломная работа - Компьютеры, программирование
Другие дипломы по предмету Компьютеры, программирование
ые составляющие тока компенсируются, а горизонтальная имеет вид
Теперь необходимо перейти от координаты l координате x. Это можно сделать с помощью соотношения
тогда
Рассмотрим левую половину верхней линии. Разобьем ее на бесконечное множество элементарных вибраторов, каждый из которых создает в точке наблюдения поле
То есть составляющие поля левой и правой половинок будут определяться выражением
Поля излучаемые элементами верхнего и нижнего вибратора просуммируются, и получим
Для получения поля, создаваемого всей антенной проинтегрируем последнее выражение
тогда диаграмма в горизонтальной плоскости
а нормированная диаграмма направленности
Диаграмма направленности зигзагообразной антенны в горизонтальной плоскости для различных соотношений l/L совмещена с диаграммой направленности в вертикальной плоскости в приложении А.
.4.3 Коэффициент направленного действия (КНД)
КНД характеризует способность антенны концентрировать излученное электромагнитное поле в каком-либо определенном направлении. Это понятие было введено в 1929 году А.А.Пистолькорсом. КНД называется отношение среднего значения за период высокой частоты плотности потока мощности (среднего значения вектора Поинтинга) излучаемого антенной в данном направлении (q1;j1) к усредненному по всем направлениям значения плотности потока мощности Пср:
где П(q1;j1)=|E(q1;j1)|2/2Zx, |E| - амплитудное значение напряженности электрического поля в направлении характеризуемом углами q1 и j1.
Таким образом при определении КНД данная антенна сравнивается с воображаемой абсолютно ненаправленной (изотропной) антенной, излучающей ту же мощность, что и данная.
Очевидно, что
где Pe - мощность излучения, r - радиус воображаемой сферы, охватывающей антенну, причем величина r должна быть такой, чтобы поверхность сферы находилась в дальне зоне поля антенны.
Мощность, проходящая через бесконечно малый элемент поверхности сферы dS=r2sinqdqdj,
где Emax - амплитудное значение напряженности электрического поля в направлении максимального излучения. Следовательно
Данный метод определения мощности излучения называется методом вектора Поинтинга. Далее, среднее значение вектора Поинтинга
Плотность потока мощности в заданном направлении
Тогда
КНД будем определять в направлении максимального излучения F(q1;j1)=1, поэтому
Возьмем
тогда значение КНД получим следующее D=4.3 или в децибелах DдБ=6.3дБ.
Если диаграмма направленности обладает осевой симметрией, то КНД можно найти следующим образом
Определим КНД для каждой плоскости, а потом возьмем среднее геометрическое:
Получим следующие результаты D=1.7 или в децибелах DдБ=2.4дБ. Как видно значения заметно отличаются от другого метода, а говорить о правильности какого-то одного из них в рамках этой работе не представляется возможным, так как требуется более глубокий анализ.
Коэффициент направленного действия не учитывает потерь подводимой энергии в проводниках антенны, в изоляторах, в окружающих антенну предметах и в земле. В связи с этим вводится параметр, учитывающий эти потери, называемый коэффициентом усиления (КУ) антенны, равный отношению среднего значения плотности потока мощности, излучаемой антенной в данном направлении, к среднему значению плотности потока мощности, создаваемого воображаемым абсолютно ненаправленным излучателем. При этом предполагается, что точка наблюдения находится на одинаковом расстоянии от обеих антенн; мощности, подводимые к той и другой антеннам, равны и КПД ненаправленной антенны равен единице. КНД и КУ связаны через КПД следующим соотношением:
Теперь если предположить, что КПД антенны h=0.9, то можно найти коэффициент усиления антенны
.5 Расчет дальности приема на всех каналах
Проведем расчет по методике изложенной в [5]. Исходные данные: Рe=1кВт, h1=100м, h2=5м, D1=2, D2=200 и длинны волн, соответствующие каналам с 21 по 29.
Для определения дальности нам необходимо знать максимально допустимое затухание волны при распространении вдоль трассы от передатчика к приемнику. Найдем чувствительность приемного устройства при входном сопротивлении R=75Ом и минимально допустимом напряжении на входе Umin=200мкВ:
Допустимое максимальное затухание:
Для сухой почвы (e`=4, s=0.001Сим/м) по графикам определяем значения R и q для горизонтальной поляризации (зигзагообразная антенна обладает горизонтальной поляризацией, а также телевизионные каналы обладают в основном горизонтальной поляризацией): R=0.99 и q=180.
Потери при распространении определяются формулой:
где F - множитель ослабления, который можно найти как
где Dr2h1h2/r.
Так как зависимость L(r) невозможно аналитически разрешить относительно расстояния r, поэтому для определения дальности воспользуемся графическим методом (пример графика L(r) 29 канала приведен в приложении Б). Для 29 канала дальность получилась r=40,8км. Это значение было получено на основе теории распространения волн над плоской поверхностью земли. Необходимо удостоверится, что эта теория или верна, или неверна в дан