книги из ГПНТБ / Минин Б.А. СВЧ и безопасность человека

них» диаграмм, выявленными выше. Для этого исследу­ ем равенство

оси антенны в углах Ѳ с вершиной в точке С (рис. 4.3.7);

ö<F(Q, х )> = <К(Ѳ, х) > —<Р(Ѳ , 1)> .

Очевидно, равенство (4.3.49) соблюдается в пределах передней полусферы для любых (х', 0'), если выбор С произволен. Предположим, что существует точка С, от­

поля в зоне Френеля, приведенных в работе Р. К. Хан­ сена [141], позволяет сделать вывод, что если задаться некоторой дополнительной ошибкой (в пределах допу­ стимых практически), то такая точка, по крайней мере в главных плоскостях антенн квазиоптического типа, су­ ществует и находится на продолжении электрической оси за антенной; ее единственная координата опреде­ ляется в основном размерами апертуры и шириной фор­ мируемой ею диаграммы направленности. Подробные расчеты показали, что координата указанной точки для синфазных апертурных антенн является достаточно ста­ бильной, т. е. можно ввести новое понятие — «мнимый амплитудный центр» (или МАЦ). Как мы увидим ниже,

введение понятия мнимого амплитудного центра во мно­ гом упрощает расчет поля антенн, так как позволяет использовать в зоне Френеля найденные закономерности формирования дальнего поля антенн и разработать фак­ тически единую методику расчета бокового поля антенн на всех реальных расстояниях от апертуры.

ленности на любых расстояниях представляют собой подобные фигу­ ры (концентрические окружности). Огибающие амплитудных диа­ грамм направленности, снятые относительно мнимого амплитудного центра, как явствует из самого определения МАЦ, также подобны. Однако следует заметить, что эта аналогия чисто внешняя; во вся­

140

ком случае, существование или отсутствие у антенны фазового цент­ ра вовсе не предполагает обязательного существования или отсутст­ вия амплитудного.

Итак, постулировав существование МАЦ, можно определить его местоположение на основании материала по распределению поля антенн в необходимом диапазо­ не углов и расстояний, приведенных, в частности, в § 4.2. Вообще говоря, для определения зависимости ха ц (Ѳ, х) можно воспользоваться общими выражениями для

F(Q,x), например типа (4.2.15) или (4.2.16).

Эти уравнения неявно содержат координату хац точ­ ки С на оси антенны (рис. 4.3.7), такую, что для произ-

Рис. 4.3.7. Соотношение углов Ѳ и Ѳ для точки А при опре­ делении положения мнимого амплитудного центра.

вольной точки А при отсчете угла Ѳ относительно элек­ трической оси антенны при заданных ошибках, углах или расстояниях выдерживается равенство (4.3.49).

Однако получение подобной зависимости аналити­ чески сопряжено с большими трудностями математичес­ кого порядка, поэтому имеет смысл для нахождения те­ кущих координат хац точек С воспользоваться готовыми результатами расчета, приведенными в работе [181] и в § 4.2 в форме графиков зависимости уровня бокового поля от угла Ѳ для различных x = R%/8a2~RQo,s/2a (на-, чало координат при отсчете угла Ѳ выбрано здесь в фи­ зическом центре апертуры).

Исследуем погрешности расчета бокового поля при допущении Хац постоянным по крайней мере в заданном Диапазоне углов некоторого класса антенн: хац= const (Ѳ, öi). Для этого, исходя из геометрических соображе-

141

ний (рис. 4.3.8), запишем (учитывая малость углов)

где V— единичная погрешность, или расходимость (см. ниже) расчета ближнего поля при заданном хац; М (п) значение At-функции, определимое для заданных

Мнимые амплитудные

Рис. 4.3.8. Отсчет углов 0, 0, гр, ф после введения мнимого амплитудного центра в обеих главных плоскостях:

ние уровня ближнего поля, полученное из точных выра­ жений или графиков; ѵ, М — в децибелах.

ниям. В каждом кадре приведены все хаі(, оптимальные

для одного значения ka («локальные» хац) и за весь кадр.

Итак, единственной особенностью расчета ближнего поля является необходимость при определении коорди­ нат расчетной точки принимать во внимание смещение вершины угла Ѳ из центра антенны за ее апертуру на расстояние хац(х). В простейшем случае можно принять ха const(х) =0,1, но в этом случае при ДягО.ОІ ... 0,04 будет некоторое занижение результатов расчета. Для повышения точности расчета следует учитывать харак­ тер зависимости хац(х), видный из рис. 4.3.9.

142

4.3.4.Применимость методов расчета. Можно выде­

лить следующие граничные условия применимости любых методов расчета поля антенн.

1.Необходимые исходные данные, которые можно оценить по материалам § 4.2 и 4.3.

2.Область расчетных значений основных парамет­ ров, т. е. диапазон разрешенных углов и минимальные расстояния, в пределах которых выдерживается задан­ ная точность. Диапазон углов и расстояний для апертур­

... 20 и 0 ^ 3 0 ... 60° (вне этих значений п и Ѳ расчет становится фактически невозможным). Диапазон разре­ шенных углов определяется необходимой точностью рас­ чета ± 6 дБ. Для P-метода понятие минимального рас­ стояния для расчета осевого поля не имеет смысла, так как расчет может вестись от самой апертуры; для боко­ вого оно определено минимальным расстоянием, на ко­ тором удалось провести сравнение с апертурным мето­ дом: х = 0,012.

3. Соответствие величин точности расчета, гаранти­ руемой методом и требуемой практикой (в пределах раз­ решенных углов и расстояний). Как известно, для апер­

основании имеющегося экспериментального материала и сравнением с другими методами. Типичные графики сравнения данных расчета P -методом с эксперименталь­ ными для осевого поля приведены на рис. 4.3.10, для бокового поля — на рис. 4.3.11 и 4.3.12. На последних рисунках V— отношение расчетных значений к экспери­ ментальным в децибелах. Антенна излучателя прямо­ угольная, поэтому сравнение получено в очень широком диапазоне относительных расстояний х от 0,024 до 24. Результаты сравнения нанесены на графике в виде точек в координатах R—ѵ-. Заштрихованная полоса ограничи­ вает 80% результатов каждого знака. Зависимость ѵ(п) приведена для каждого дискретного расстояния хаь и R.

Сравнение расчетов по апертурному и P -методу, про­ веденное в соответствии со схемой проверки табл. 4.3.2, можно наблюдать на рис. 4.3.9, в табл. 4.3.3, а также на рис. 4.3.13 — 4.3.16.

143

144

Рис. 4.3.9. Результаты сравнения расчета огибающих поля апертурных антенн с синфазным равномерным воз­ буждением апертурным и P -методом для оптимальных и выбранных ха ц:

V - расходимость расчетов; маленькие кружки — *а ц , оптимальные в каждый акт сравнения; в центре больших кругов на­ ходятся ха ц, выбранные для практических расчетов.

Рис. 4.3.10. Экспериментальные (кружочки) и расчетные зна­ чения ППМ некоторых РТС (в мкВт/см2), по данным разных авторов.

Точность расчета P -методом на основании получен­ ных выше данных сравнения оказалась равной ± 3 дБ для осевого поля и около ±6 дБ для бокового; несколь­ ко лучшие результаты дает сравнение расчета поля апертурным [187] и P -методом антенных решеток (рис. 4.3.17), но в последнем случае необходим допол­ нительный учет интерференционных максимумов (см.

стр. 33).

'10

147

S 4) XСГ

33«3

p L 33

<ц СО

g о

§ю sO ffl

CO *

О.Г4

о

CO

S .

3 •

35о

Д II fss

33 О

as н

о> II

н S*

as

«о .«

X ,7

а II

аз а

Q.CN

&■«

о . Ч

149