
- •Математическая модель линии передачи. Понятие падающей и отраженной волн. Коэффициент отражения. Нормированные токи, напряжения, сопротивления и проводимости. Влияние режима линии передачи на кпд.
- •Трансформация сопротивлений. Значение входного сопротивления и проводимость трансформирующего отрезка линии передачи. Реактивные шлейфы. Четвертьволновый и полуволновый трансформаторы.
- •Нормированные матрицы многополюсника. Соотношение нормировки для матрицы рассеяния и проводимостей. Сдвиг плоскостей отсчета фаз на входах многополюсника. Идеальная и реальная матрицы многополюсника.
- •Взаимные многополюсники. Недиссипативные многополюсники. Определение “недиссипативность” в терминах “матрица сопротивлений” и “матрица рассеяния”.
- •Идеальный циркулятор. Идеальный направленный ответвитель. Матрица рассеяния, принцип действия, области применения.
- •Составные многополюсные устройства свч. Принцип декомпозиции в анализе составных многополюсных устройств свч. Условия реактивности четырехполюсника.
- •Управляющие и ферритовые устройства свч. Механические коммутаторы, фазовращатели, аттенюаторы. Антенные переключатели на газовых разрядниках.
- •Коммутационные свч диоды. Дискретные фазовращатели на коммутационных диодах: отражательные фазовращатели, проходные фазовращатели.
- •Ферритовые устройства свч. Независимые и управляющие устройства с ферритами: устройство на основе эффекта Фарадея, устройства с поперечно-подмагниченными ферритами.
- •Невзаимные и управляющие устройства с ферритами: резонансный вентиль на полосковой линии передачи, вентиль со смещением поля, ферритовые фазовращатели, тороидальные фазовращатели.
- •Классификация антенн. Структурная схема антенны. Электромагнитные поля излучающих систем: дальняя зона, промежуточная область, ближняя зона. Основные соотношения для полей.
- •Диаграмма направленности антенны. Способы представления: в прямоугольной системе координат; полярной системе координат; картографическое изображение.
- •Вторичные параметры, характеризующие направленность антенн: коэффициент направленного действия; ширина луча диаграммы направленности, уровень боковых лепестков.
- •Электрический вибратор: диаграмма направленности, сопротивление излучения и коэффициент направленного действия вибратора. Расчет входного сопротивления вибратора методом эквивалентных схем.
- •Симметричный магнитный вибратор. Конструкция, использование принципа перестановочной двойственности для определения поля в дальней зоне, а также проводимости излучения и входной проводимости.
- •Вибраторные антенны. Конструкции вибраторных антенн: разновидности полуволновых вибраторов; шунтовые вибраторы; не симметричные вибраторы. Способы питания антенн.
- •Частотно независимые антенны: двухзаходная спираль Архимеда, конструкции частотно не зависимых антенн. Автоматическая отсечка излучающих токов, диаграммы направленности.
- •Турникетные антенны. Конструкции. Режим всенаправленного излучения. Амплитудная дн, фазовая дн. Режим регулируемой поляризации волн.
- •Щелевые антенны. Излучение щели в экране ограниченных размеров. Конструкция, особенности подведения питания, входное сопротивление, диаграмма направленности. Варианты использования щелей в волноводах.
- •Многощелевые волноводные антенны. Антенны с синфазным возбуждением щелей. Несинфазные многощелевые волноводные антенны. Конструкции, основные характеристики.
- •Полосковые и микрополосковые антенны. Конструкции, достоинства и недостатки антенны. Распределение магнитных токов. Диаграмма направленности в плоскости е и н.
- •Логопериодические антенны. Особенности и конструкции, входное сопротивление, дн.
- •Апертурные антенны: рупорные антенны. Линзовые антенны: диэлектрическая линза, линзы Люнеберга, металлопластинчатые линзы с повышенной фазовой скоростью.
Диаграмма направленности антенны. Способы представления: в прямоугольной системе координат; полярной системе координат; картографическое изображение.
ЭМ поле в дальней зоне можно представить следующим образом:
,
где
—
комплексная амплитуда электрического
тока в выбранной точке А
излучающей
системы (обычно в максимуме распределения
или на входе);
—
характеристическое
сопротивление среды;
λ — длина волны в среде;
hд — коэффициент пропорциональности, называемый действующей длиной антенны.
В самом общем случае комплексное векторное значение диаграммы направленности:
.
Наибольшее распространение получили амплитудные диаграммы направленности.
Амплитудная диаграмма направленности по полю F(θ,φ). Эта вещественная положительная функция нормируется таким образом, что max F(θ, φ) = 1. Очевидно, что квадрат F2(θ, φ) совпадает с нормированным угловым распределением вектора Пойнтинга.
Амплитудная ДН антенны может быть получена как расчетным, так и экспериментальным путем. Для ее наглядного представления привлекают различные способы графического изображения. Наиболее часто встречаются тороидальные, игольчатые, веерные и косекансные диаграммы направленности.
Х
арактерной
особенностью тороидальной
ДН (рис.а)
является почти равномерное излучение
в плоскости, перпендикулярной оси
тороида. Область применения антенн с
тороидальными ДН — радиосвязь,
радионавигация и радиовещание. Игольчатые
ДН имеют на фоне многих боковых лепестков
ярко выраженный главный лепесток почти
симметричной формы (рис.б). В веерных
ДН (рис.в)
ширина
главного лепестка в двух взаимно
перпендикулярных плоскостях сильно
отличается. Антенны с игольчатыми и
веерными ДН применяют в радиолокационных
станциях и связных радиосистемах. В
косекансных
ДН веерный
главный лепесток имеет несимметричную
форму (рис.г) причем его рабочая часть
в одной из плоскостей (обычно вертикальной)
определяется уравнением F(e)=cosec6,
а в другой плоскости лепесток симметричен
и имеет малую ширину.
Косекансные ДН предпочтительны для самолетных РЛС обзора земной поверхности и для наземных РЛС наблюдения за воздушной обстановкой Рабочая часть косекансной ДН обеспечивает примерно одинаковую интенсивность отраженных сигналов при различных наклонных дальностях до цели.
Пространственное изображение функции F(θ, φ), подобно изображению на рис. выше, является сложным для построения и малоинформативным. Поэтому о форме пространственной ДН обычно судят по ее сечениям в выбранных плоскостях. Для слабонаправленных антенн используют главные сечения сферической системы координат: экваториальную плоскость и пару меридиональных плоскостей. Для остронаправленных игольчатых и веерных ДН чаще выбирают пары перпендикулярных сечений, проходящих через направление максимального излучения. Одно из сечений берется в плоскости, где главный лепесток ДН имеет наименьшую ширину. Для антенн линейной поляризации может также использоваться пара сечений, параллельных векторам Е и Н.
Для сечений ДН используют полярные или декартовы координаты в различных амплитудных масштабах: линейном (по полю), квадратичном (по мощности) или логарифмическом (шкала децибел). Различные способы представления одной и той же двумерной ДН показаны на рис. ниже. Полярные ДН наглядны, однако по ним трудно определять угловые положения экстремумов излучения. Квадратичный масштаб имеет тенденцию к скрадыванию боковых лепестков и поэтому непригоден для изображения ДН антенн с низким уровнем бокового излучения.
Р
ис.
– способы изображения двумерных ДН
антенн:
а — полярная ДН по полю; б — декартовая ДН по полю и по мощности; в — декартовая ДН в логарифмическом масштабе
С развитием средств машинной графики наметилась тенденция применения картографических методов изображения трехмерных (пространственных) ДН. Используется подходящая сетка угловых координат, на которую наносят замкнутые линии уровня функции F(θ, φ). Уровни маркируют цветом или численным указанием. В простейшей равнопромежуточной проекции используется квадратная координатная сетка по направлениям (θ, φ) (рис. внизу). Такая проекция удобна для изображения главных лепестков с некоторой окрестностью бокового излучения.