5.2. Структура электромагнитного поля вибратора

в дальней зоне

Для оценивания структуры электромагнитного излучения вибратора его разбивают на большое число элементарных (бесконечно малых) участков (диполей Герца), а затем производится наложение действий всех участков, так как излучение диполя Герца (элементарного электрического вибратора) хорошо изучено [1, 2, 3]. В соответствии с этим подходом рассмотрим рис. 6, где изображен симметричный вибратор с синусоидальным распределением тока (напоминание: далее верхний индекс «э» опускается). Выделим элементарный вибратор с координатой и током , величину которого будем считать в пределах неизменной. Тогда на основании соотношений, описывающих излучение диполя Герца, можно записать:

, (13)

, (14)

где – расстояние от элемента до точки наблюдения. В дальнейшем целесообразно использовать радиус-вектор точки наблюдения, выходящий из центра вибратора (начала координат). В дальней зоне Фраунгофера , , а с учетом теоремы косинусов

. (15)

Тогда для полного поля излучения в терминах соответствующих проекций имеем:

. (16)

Интегралы в фигурных скобках вычисляются с помощью формулы

, (17)

что позволяет записать окончательные соотношения для комплексных амплитуд векторных напряженностей электрического и магнитного поля волны вибратора в дальней зоне:

,

. (18)

Содержание отчета

1. Схема питания симметричного вибратора и структурная схема измерения входного импеданса.

2. Результаты расчетов импеданса (таблицы и графики) и ре­зонансной длины.

3. Результаты экспериментального определения импеданса (таблицы, точки или кружки на теоретических графиках) и резо­нансной длины.

4. Анализ полученных данных о зависимости входного импедан­са от геометрических размеров симметричного вибратора.

5. Частотные характеристики входного КСВ или коэффициента отражения печатного вибратора.

Контрольные вопросы

1. На основе решения уравнения Халлена объяснить распределение высокочастотного тока по вибратору.

2. Вывести уравнения для компонентов электромагнитного поля симметричного вибратора в дальней зоне (зоне Фраунгофера).

3. Вывести уравнения для расчета мощности и сопротивления излучения симметричного вибратора.

4. Получить характеристики направленности одиночного симметричного вибратора.

5. Проанализировать направленные свойства двух связанных симметричных вибраторов.

6. Проанализировать диапазонные свойства всех типов симметрирующих устройств при их работе с вибраторами произвольной длины.

7. Принцип действия шлейф-вибратора Пистолькорса, его питание и симметрирование.

8. Дать оценку влияния земной поверхности на характеристики симметричных вибраторов, расположенных:

а) горизонтально;

б) вертикально.

Литература: [1, 2, 3, 5, 6, 12].

Лабораторная работа № 2

Направленность антенн и ее характеристики цель работы

1. Изучение факторов, влияющих на направленность апертурных антенн и линейных антенных решеток.

2. Определение диаграммы направленности и коэффициента уси­ления антенн расчетным и экспериментальным путем.