MMANA

Большинство антенн работают в дальней зоне и передают информацию на большие расстояния с помощью изменяющихся магнитных полей. Антенны ближней зоны, которые используют сильные магнитные поля в области, близкой к антенне, актуальны, хотя, дальность связи ближнего поля ограничивается несколькими длинами волн.

Как правило, чтобы показать диаграмму направленности излучения в дальней зоне, из-за сложности прослеживается только один контур (линия или поверхность равных значений) вокруг антенны. Контурные поверхности сосредоточены вокруг антенны, а контурные линии центрированы на взаимно перпендикулярных плоскостях, которые пересекают антенну, через линию симметрии. Диполь Герца передает в вертикальном направлении очень мало энергии, что близко к нулю [ ].

Рисунок 1 Трехмерные диаграммы направленности излучения, проецируемые (как двумерные диаграммы) на плоскость с декартовой системой координат

Для получения различных диаграмм направленности разрабатываются различные конструкции антенн.

Технические описания антенн иногда поставляются с трехмерными проекциями диаграмм направленности. Но чаще всего мы видим двумерные графики и должны сами представить себе, как выглядит трехмерная модель диаграммы направленности.

Изотропная антенна теоретическая антенна, бесконечно малых размеров, излучающая одинаковой силы сигнал во всех направлениях. Диаграмма направленности такой антенны сфера. Такие антенны являются точечными источниками, которые способны излучать электромагнитную энергию одинаково во всех направлениях. Общая излучаемая мощность определяется путем интегрирования потока мощности на поверхности сферы радиусом r, которая окружает антенну. Площадь поверхности равна .

По мере удаления от источника площадь поверхности интегрирующей сферы увеличивается пропорционально квадрату радиуса сферы. Энергия от изотропных излучателей рассеивается равномерно для покрытия этой увеличивающейся площади, и, таким образом, плотность потока электромагнитной мощности уменьшается пропорционально квадрату расстояния от излучателя.

Рисунок 2 Рассеивание энергии от изотропных излучателей

Поскольку плотность мощности изотропного излучателя уменьшается быстро по мере увеличения расстояния, разработчики при создании реальных антенн манипулируют направлением излучения энергии так, чтобы увеличить плотность мощности в нужных направлениях и уменьшить ее в остальных направлениях.

Диаграмма направленности излучения антенны дает нам информацию о ее способностях приема и передачи в различных направлениях. Диаграмма направленности излучения может быть сформирована путем добавления направляющих элементов (директоров) спереди антенны и отражающих элементов (рефлекторов) позади ее.

Рефлекторы перенаправляют энергию, которая излучалась бы антенной в обратном направлении, таким образом, что она распространяется в прямом направлении.

Рисунок 3 Диаграмма направленности. Прямое направление соответствует

«MMANA-GAL» программа, предназначенная для расчета и анализа антенн. Пример рабочего окна представлен на рисунке 4.

Рисунок 4 Рабочее окно программы «MMANA GAL basic»

В данной работе необходимо спроектировать диаграммы направленности ФАР, в качестве излучателя будем использовать симметричный вибратор.

Для построения необходимо:

1. Вкладка «Геометрия». Задать рабочую частоту . Параметры сегментации по умолчанию. Определить координаты начала и конца вибратора, записать значения в ячейки таблицы.

2. Вкладка «Вычисления» выбрать тип поверхности. Установить высоту подвеса 4.5 м, 7.5 м, 15 м.

Результаты моделирования:

1. Построение ФАР (плоскость XY Земля)

Рисунок 5 Структура

2. Диаграммы направленности при разной высоте подвеса

Рисунок 6 ДН при

Рисунок 7 ДН при

Рисунок 8 ДН при

На рисунках 6 8 видно, что при увеличении высоты подвеса h, наблюдается увеличение количества боковых лепестков в вертикальной плоскости ДН.

На рисунке 9 представлена трехмерная диаграмма направленности излучения

Рисунок 9 Трехмерная ДН