Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
КАЗАХСКО - АМЕРИКАНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Лабораторная работа 2.
По дисциплине: Теория передачи электромагнитных волн
Исследование электромагнитных полей элементарных излучателей
Алматы, 2012 г.
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование диаграммы направленности элементарных электрического и магнитного излучателей.
ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.
Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из генератора сигналов 1, излучающих антенн с горизонтальной (2) и вертикальной (3) поляризациями. При исследовании элементарного электрического излучателя используется в режиме передачи горизонтальный симметричный вибратор (2), при исследовании элементарного магнитного излучателя используется штырь (3). В режиме приема используются элементарные электрический и магнитный излучатели (4), (5).
Из принципа взаимности следует, что направленные свойства антенны останутся одинаковыми в режиме приема или передачи. Излученная энергия принимается исследуемыми элементарными электрическим и магнитным излучателями, которые поворачиваются в плоскости перпендикулярной своей оси. При снятии диаграммы направленности отсчет угла поворота ведется по лимбу. Наведенная в исследуемом излучателе ЭДС поступает на индикатор (6), (7). В цепи исследуемых излучателей включены детекторы, вольтамперную характеристику которых при небольших уровнях сигнала можно считать квадратичной, поэтому индикаторы фиксируют показания пропорциональные мощности сигнала. Для того, чтобы получить зависимость амплитуды напряженности поля от угла поворота, т.е. диаграмму направленности по напряженности поля, необходимо извлечь корень квадратный из показаний индикатора. Величина, пропорциональная напряженности поля, измеряется в относительных единицах. За единицу принимаются максимальные показания индикатора.
1. Генератор сигналов
2. Передающая антенна с горизонтальной поляризацией
3. Передающая антенна с вертикальной поляризацией
4. Элементарный электрический излучатель
5. Элементарный магнитный излучатель
6. Резонансный частотомер с детектором
7. Индикатор
Рисунок 1 - Структурная схема лабораторной установки
ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСЧЕТА.
1) Элементарный электрический излучатель возбуждён током, амплитуда которого I, а частота f МГц. Определить амплитуды напряженностей элект-рического и магнитного полей в точке, расположенной на расстоянии r [ км ] от него, под углами q 1, q 2, q 3, q 4. Длина излучателя ℓ [ cм ], (см. табл. 1), среда, в которой находится элементарный электрический излучатель, — вакуум.
(e а = e 0 = 8,85 * 10-12 [ Ф / м ], m а = m 0 = 4 *10-7 [Гн / м])
2)Используя принцип перестановочной двойственности, определить амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей для элементарного магнитного излучателя, при заданных размерах S, где S – площадь витка (рамки).
Таблица 1
|
Вариант |
1 |
2 |
3 |
|
Частота [МГц] |
350 |
450 |
500 |
|
Амплитуда тока I [ A] |
1,2 |
2,2 |
1,4 |
|
Расстояние r [ км] |
1,2 |
1,4 |
1,6 |
|
Длина излу-чателя ℓ[см] |
16 |
12 |
11 |
|
q 10 |
35 |
30 |
40 |
|
q 20 |
65 |
60 |
70 |
|
q 30 |
95 |
90 |
100 |
|
q 40 |
145 |
155 |
130 |
|
S [ см2] |
256 |
144 |
121 |
1. Определим амплитуду напряженностей электрического и магнитного полей в точке, расположенной на расстоянии r [ км ] от него, под углами q 1, q 2, q 3, q 4.
Критерием для ближней и дальней зоны является величина kr. Если, то это ближняя зона, если kr > > 1, то это дальняя зона; где k=2π/λ – волновое число. Так как r>>λ, то точка наблюдения находится в дальней зоне.
Тогда, мгновенные значения составляющих электромагнитного поля будут иметь вид (6[4]):
Комплексные амплитуды соответственно:
- азимутальная составляющая,
- меридиальная составляющая.
2. Определим амплитуду напряженностей электрического и магнитного полей для элементарного магнитного излучателя, при заданных размерах S.
Принцип перестановочной двойственности заключается в замене в уравнениях Максвелла электрических величин на магнитные по правилам( из табл.№3[3]):
Диаграммой направленности называют зависимость нормированной амплитуды напряженности поля излучателя в дальней зоне от направления (т.е. от угловых сферических координат и ) при постоянном расстоянии от излучателя (т.е. при r = const):
,
где: Еmmax, Нmmax – максимальное амплитудное значение Еm() и Нm(), соответственно.
Список литературы:
1. Техническая электродинамика. В.И.Вольман, Ю.В.Пименов. Связь, М.:1971.
2. Техническая электродинамика. О.И.Фальковский. Связь, М.:1978.