🗊Презентация Расчет и анализ электромагнитных полей элементарных излучателей

Электромагнитные поля и волны Практическое занятие №3 РАСЧЕТ И АНАЛИЗ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Основные расчетные формулы: Основные расчетные формулы: 1. Составляющие электромагнитного поля элементарного электриче­ского вибратора в сферической системе координат (3.1) (3.2) (3.3) где – амплитуда тока; - длина элементарного вибратора, – волновое число; – угол между осью вибратора и направлением на точку наблюдения; – расстояние до точки наблюдения.

2. Составляющим электромагнитного поля элементарного электриче­ского вибратора в сферической системе координат в ближней зоне (прибли­жение kr<<1) 2. Составляющим электромагнитного поля элементарного электриче­ского вибратора в сферической системе координат в ближней зоне (прибли­жение kr<<1) (3.4) 3. Составляющие электромагнитного поля элементарного электриче­ского вибратора в сферической системе координат в дальней зоне (прибли­жение kr>>1) (3.5) 4. Мощность излучения элементарного электрического вибратора (3.6)

5. Сопротивление излучения элементарного электрического вибратора 5. Сопротивление излучения элементарного электрического вибратора (3.7) в свободном пространстве (3.8) 6. Составляющие электромагнитного поля элементарной рамки в сфери­ческой системе координат в дальней зоне (3.9) где S – площадь рамки, - угол между нормалью к плоскости рамки и направ­лением на точку наблюдения. 

1. Рассчитать амплитуду напряженности электрического поля вертикально расположенного элементар­ного вибратора в точке расположения воздушного судна (ВС) на расстоянии при горизонтальной дальности rг=100 м. Определить мощ­ность излучения и сопротивления излучения, если длина вибратора амплитуда тока при частоте f=80 МГц. Вибратор находится в воз­духе. 1. Рассчитать амплитуду напряженности электрического поля вертикально расположенного элементар­ного вибратора в точке расположения воздушного судна (ВС) на расстоянии при горизонтальной дальности rг=100 м. Определить мощ­ность излучения и сопротивления излучения, если длина вибратора амплитуда тока при частоте f=80 МГц. Вибратор находится в воз­духе. Решение: Поскольку точка наблюдения расположена в даль­ней зоне Так как ВС находится на некоторой высоте (рис.3.1), можно найти угол между осью вибратора и направлением на точку наблюдения: .

Поэтому Поэтому Мощность излучения Рисунок 3.1

Сопротивление излучения Сопротивление излучения

2. На расстоянии 30 км от радиостанции максимальная амплитуда напряженности элек­трического поля вибратора Герца, входящего в состав антенной системы, равна 10-5 В/м. Определить мощность излу­чения вибратора Герца. 2. На расстоянии 30 км от радиостанции максимальная амплитуда напряженности элек­трического поля вибратора Герца, входящего в состав антенной системы, равна 10-5 В/м. Определить мощность излу­чения вибратора Герца. Решение: Из условия элементарности вибратора выбираем, что Тогда мощность излучения можно определить по формуле В свою очередь, где Z – волновое сопротивление среды. Тогда Следовательно, при в воздухе (Z = 120 Ом)

3. Квадратная рамка с размером сторон 30 см при запитке ее на излучение создаст максимальную амплитуду напряженности электрического поля В/м на расстоянии 7 км. Определить ток в рамке, если = 6 м. 3. Квадратная рамка с размером сторон 30 см при запитке ее на излучение создаст максимальную амплитуду напряженности электрического поля В/м на расстоянии 7 км. Определить ток в рамке, если = 6 м. Решение Так как то Поэтому, при Ом получим

4. Два одинаковых элементарных электрических вибратора, питаю­щихся синфазно, расположены вдоль прямой линии. Расстояние между их центрами равно d. Найти суммарную диаграмму направленности. 4. Два одинаковых элементарных электрических вибратора, питаю­щихся синфазно, расположены вдоль прямой линии. Расстояние между их центрами равно d. Найти суммарную диаграмму направленности. Решение Для дальней зоны Для верхнего вибратора (рисунок 3.2) для нижнего Здесь учтено, что

Рисунок 3.2.

Считая далее, что и для больших получим Считая далее, что и для больших получим Поэтому выражение для нормированной диаграммы В полярных координатах она имеет вид, представленный на рисунке 3.3. а) б) Рисунок 3.3.

Анализ результирующей диаграммы направленности показывает, что она имеет немонотонный характер. Знание особенностей ДН позволяет грамотно выбирать варианты применения антенных систем. Анализ результирующей диаграммы направленности показывает, что она имеет немонотонный характер. Знание особенностей ДН позволяет грамотно выбирать варианты применения антенных систем.  

Контрольные вопросы: Контрольные вопросы: Объясните физическую сущность явления излучения. 2. Какой излучатель называют элементарным? 3. Назовите границы ближней, промежуточной и дальней зон вибра­тора. Каковы свойства поля в каждой из зон? 4. Что такое мощность излучения? 5. В чем суть принципа эквивалентных токов? 6. Что называется сопротивлением излучения? Какова практическая зна­чимость этой величины? 7. Дайте определение диаграммы направленности? 8. Почему элементарную рамку называют элементарным магнитным диполем? 9. Изобразите вид диаграммы направленности элементарного электриче­ского диполя (вибратора), элементарной рамки, источника Гюйгенса. 10. Сформулируйте принцип Гюйгенса.