Pangunahing lapad ng lobe at antas ng gilid ng lobe

Ang lapad ng pattern (pangunahing lobe) ay tumutukoy sa antas ng konsentrasyon ng ibinubuga na electromagnetic energy. Lapad ng DN ay ang anggulo sa pagitan ng dalawang direksyon sa loob ng pangunahing lobe kung saan ang amplitude ng lakas ng electromagnetic field ay 0.707 na antas mula sa pinakamataas na halaga (o 0.5 na antas mula sa pinakamataas na halaga ng density ng kapangyarihan). Ang lapad ng ilalim na linya ay ipinahiwatig tulad ng sumusunod:

Ang 2i ay ang lapad ng pattern sa mga tuntunin ng kapangyarihan sa antas ng 0.5;

2i - lapad ng pattern sa mga tuntunin ng pag-igting sa antas ng 0.707.

Ang index E o H ay tumutukoy sa lapad ng pattern sa kaukulang eroplano: 2i, 2i. Ang isang antas ng 0.5 sa kapangyarihan ay tumutugma sa isang antas ng 0.707 sa lakas ng field o isang antas ng 3 dB sa isang logarithmic scale:

Maginhawang eksperimento na matukoy ang lapad ng pattern gamit ang isang graph, halimbawa, tulad ng ipinapakita sa Figure 11.

Larawan 11

Ang antas ng side lobes ng pattern ay tumutukoy sa antas ng huwad na radiation ng electromagnetic field ng antenna. Nakakaapekto ito sa kalidad ng electromagnetic compatibility sa mga kalapit na radio-electronic system.

Ang relatibong sidelobe level ay ang ratio ng field strength amplitude sa direksyon ng maximum ng unang side lobe sa field strength amplitude sa direksyon ng maximum ng main lobe (Figure 12):

Larawan 12

Ang antas na ito ay ipinahayag sa ganap na mga yunit, o sa mga decibel:

Directional coefficient at gain ng transmitting antenna

Ang Directional Coefficient (DC) ay nailalarawan sa dami ng mga directional na katangian ng isang tunay na antena kumpara sa isang reference na omnidirectional (isotropic) na antena na may spherical pattern:

Ang KND ay isang numerong nagpapakita kung gaano karaming beses ang power flux density P (u, q) ng isang real (directional) antenna ay mas malaki kaysa sa power flux density P (u, q) ng isang reference (non-directional) antenna para sa parehong direksyon at sa parehong distansya, sa kondisyon na ang mga kapangyarihan ng radiation ng mga antenna ay pareho:

Kung isasaalang-alang ang (25), maaari nating makuha ang:

Ang gain factor (GC) ng isang antenna ay isang parameter na isinasaalang-alang hindi lamang ang mga katangian ng pagtutok ng antena, kundi pati na rin ang kakayahang i-convert ang isang uri ng enerhiya sa isa pa.

KU- ito ay isang numero na nagpapakita kung gaano karaming beses ang power flux density P (u, c) ng isang real (directional) antenna ay mas malaki kaysa sa power flux density PE (u, c) ng isang reference (non-directional) antenna para sa parehong direksyon at sa parehong distansya, sa kondisyon na ang mga kapangyarihan na ibinibigay sa mga antenna ay pareho.

Ang pakinabang ay maaaring ipahayag sa mga tuntunin ng kahusayan:

nasaan ang kahusayan ng antenna. Sa pagsasagawa, ang antenna gain ay ginagamit sa direksyon ng maximum radiation.

Pattern ng radiation ng phase. Ang konsepto ng antenna phase center

Pattern ng radiation ng phase ay ang pag-asa ng yugto ng electromagnetic field na ibinubuga ng antenna sa mga angular na coordinate.

Dahil sa malayong zone ng antenna ang field vectors E at H ay nasa phase, ang phase pattern ay pantay na nauugnay sa mga electrical at magnetic na bahagi ng EMF na ibinubuga ng antenna. Ang phase pattern ay itinalaga bilang mga sumusunod: Ш = Ш (u, ц) at r = const.

Kung ang W (u, q) = const sa r = const, nangangahulugan ito na ang antena ay bumubuo sa phase front ng wave sa anyo ng isang globo. Ang sentro ng sphere na ito, kung saan matatagpuan ang pinagmulan ng coordinate system, ay tinatawag na phase center ng antenna (PCA). Dapat tandaan na hindi lahat ng antenna ay may phase center.

Para sa mga antenna na mayroong phase center at isang multi-lobe amplitude pattern na may malinaw na mga zero sa pagitan ng mga ito, ang field phase sa mga katabing lobe ay naiiba ng p (180°). Ang kaugnayan sa pagitan ng amplitude at phase radiation pattern ng parehong antenna ay inilalarawan sa Figure 13.

Figure 13 - Mga pattern ng amplitude at phase

Ang direksyon ng pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave at ang posisyon ng phase front nito sa bawat punto sa espasyo ay magkaparehong patayo.

Kapag kinakalkula sa teknolohiyang may mataas na dalas gamit ang mga mirror reflecting system (parabolic mirrors), ang gawain ng paghahanap ng phase center ng antenna (PCA) ay palaging lumitaw, dahil Ang tamang operasyon ng salamin ay posible lamang kung mayroong isang antenna sa focus (tinatawag na feeder, feedhorn) na mayroong phase wave front sa anyo ng isang globo, at ang gitna ng globo na ito ay nasa pokus ng salamin. Para sa anumang mga paglihis, pareho ang hugis ng phase front mula sa sphere at ang displacement ng PCA mula sa focus ng salamin, ang kahusayan ng mirror system ay bumaba dahil ang directional pattern nito ay distorted.

Bagaman ang paksa ng paghahanap para sa FCA ay medyo may kaugnayan kahit na sa pang-araw-araw na buhay, dahil bilang karagdagan sa mga tradisyonal na satellite television antenna, ang mga parabolic antenna para sa WiFi, WiMAX at cellular na komunikasyon (UMTS/3G, LTE/4G) ay naging laganap - gayunpaman, ang paksang ito ay hindi gaanong nasasakop sa literatura at kadalasang nalilito ng mga gumagamit ang phase pattern sa karaniwang radiation pattern.

Sa mga video tungkol sa mga computer simulation program, maaari kang makakita kung minsan ng mga praktikal na tagubilin sa kung paano maghanap ng FCA, ngunit kadalasan ay walang kahit kaunting mga paliwanag kung ano ang hinahanap namin at kung ano ang nakukuha namin.

Samakatuwid, upang punan ang puwang, magsusulat kami ng isang maikling artikulo na may mga praktikal na halimbawa.
Pattern ng radiation ng phase ay ang pag-asa ng yugto ng electromagnetic field na ibinubuga ng antenna sa mga angular na coordinate.
(A.P. Pudovkin, Yu.N. Panasyuk, A.A. Ivankov - Pangunahing Teorya ng Antenna)

Dahil sa malayong zone ng antenna ang field vectors E at H ay nasa phase, ang phase pattern ay pantay na nauugnay sa mga electrical at magnetic na bahagi ng EMF na ibinubuga ng antenna.
Ang phase pattern ay itinalaga ng Greek letter Psi:

Ψ = Ψ (θ, φ) , na may r = const.

Kung Ψ(θ, φ) = const sa r = const, nangangahulugan ito na ang antenna ay bumubuo sa phase front ng wave sa anyo ng isang sphere.

Ang sentro ng sphere na ito, kung saan matatagpuan ang pinagmulan ng coordinate system, ay tinatawag na phase center ng antenna (PCA).

Ang phase center ng isang antenna ay ang punto kung saan ang isang solong spherical wave emitter na katumbas ng sistema ng antenna na isinasaalang-alang ay maaaring ilagay na may paggalang sa bahagi ng field na ginawa.
(Drabkin A.L., Zuzenko V.L. Mga antenna-feeder device)

Hindi lahat ng antenna ay may FCA. Para sa mga antenna na mayroong phase center at isang multi-lobe amplitude pattern na may malinaw na mga zero sa pagitan ng mga ito, ang field phase sa mga katabing lobe ay naiiba sa pamamagitan ng π (180°).

Inilalarawan ang ugnayan sa pagitan ng amplitude at phase radiation pattern ng parehong antenna

Sa mga totoong antenna, ang phase center ay karaniwang isinasaalang-alang sa loob ng limitadong mga anggulo ng pangunahing lobe ng pattern ng radiation. Ang posisyon ng phase center ay depende sa dalas ng signal na ginamit, ang direksyon ng radiation/reception ng antenna, ang polarization nito at iba pang mga kadahilanan. Ang ilang antenna ay walang phase center sa pangkalahatang tinatanggap na kahulugan.

Sa pinakasimpleng mga kaso, halimbawa sa isang parabolic antenna, ang phase center ay tumutugma sa pokus ng paraboloid at maaaring matukoy mula sa mga geometric na pagsasaalang-alang. Sa mas kumplikadong mga kaso, tulad ng mga horn antenna, ang posisyon ng phase center ay hindi halata at nangangailangan ng naaangkop na mga sukat.

Ang mga pagsukat sa field ng phase center ay napaka-labor-intensive (lalo na sa isang malawak na frequency band).
Sa mga CAD simulator ng mga electromagnetic field, ang pagkalkula ng FCA ay isang napakasimpleng gawain, ngunit nangangailangan pa rin ito ng ilang mga manu-manong manipulasyon, dahil ito ay ginagampanan ng "brute force" at nangangailangan ng isang maliit na paunang pag-setup ng function na aming gagawing brute force.

Para sa mga praktikal na kalkulasyon, kumuha tayo ng totoong parabola feeder para sa Ku-band - LNB mula sa Inverto, Black Ultra series.

Ganito ang hitsura ng feeder na ito (sa seksyon)

Ang isang bola na kasing laki ng gisantes ay ang FCA, ngunit hindi pa namin alam ito at ang aming gawain ay hanapin ang posisyon nito.

Sa halimbawa ay gagamitin namin ang mga sumusunod na input:

Dalas ng pagkalkula 11538.5 MHz (haba ng daluyong 25.982 mm)
- linear horizontal polarization (sa Y axis)
- ang antenna mismo ay nakadirekta sa X axis, i.e. pangunahing direksyon ng radiation θ=90, φ=0

Ang pagkalkula ng tradisyonal na mga parameter ng Far Field sa Ansys HFSS ay nagbibigay ng pattern ng radiation na ito sa 3D at 2D

Mga instant na halaga ng intensity (Volts/meter) ng electric field (E-field) depende sa phase

Integral na lakas ng E-field (para sa >1 wave revolution)

Ang lahat ng naturang Far-Field na parameter, parehong sa field measurements at sa CAD simulation, ay kinakalkula sa isang infinite sphere - Infinite Sphere. Ang antena na sinusuri o ang modelo ng computer nito ay inilalagay sa gitna ng naturang globo, at ang pagsukat ng probe ay gumagalaw sa perimeter ng naturang globo at sinusukat ang amplitude, polariseysyon (ang amplitude ng isa sa mga bahagi) at yugto ng EM kumaway. Ang probe ay maaaring permanenteng maayos at ang antena sa ilalim ng pagsubok ay maaaring paikutin.

Ang pangunahing bagay na:

Ang distansya ay palaging pareho (ibig sabihin, ito ay eksaktong sukat ng globo)
- ang radius ng sphere ay sapat na malaki upang ang mga sukat ay isinasagawa lamang sa rehiyon ng espasyo kung saan ang mga vector ng electric field E at magnetic field H ay nasa phase, i.e. wala sa mga bahagi ang nangingibabaw at hindi inililipat sa yugto (walang reaktibiti) dahil sa mga carrier ng singil na umiiral sa mga metal na conductor ng antenna o dahil sa mga naka-charge na dielectric na molekula.

SA Ansys HFSS Upang magsagawa ng mga pagsukat sa malayong field, dapat kang lumikha ng hindi bababa sa isang infinite sphere: Radiation -> Insert Far Field Setup -> Infinite Sphere

Ang φ at θ ay maaaring palaging tukuyin mula 0 hanggang 360, ngunit upang makatipid ng oras sa mga kalkulasyon, minsan ay makatuwiran na limitahan ang anggulo na pinag-aaralan sa isang partikular na sektor. Kapag nagtatakda ng isang hakbang na 1 degree, ang buong globo ay sasakupin ang 360 * 360 = 129,600 na kalkuladong mga puntos, at sa isang hakbang na 0.1 degree halos 13 milyon Upang lumikha ng 3D/2D na mga ulat ng pattern ng radiation, isang hakbang na 2-3 degrees ay karaniwang sapat (14,400 kinakalkula na mga puntos na may isang hakbang na 3 degrees). Makatuwirang gumamit ng isang hakbang na 1 degree o mas kaunti para lamang sa pagsusuri ng slice

Sa tab na "Coordinate System", ang bawat globo ay dapat may sarili nitong coordinate center. Bilang default, laging naroon ang global coordinate center ng proyekto. Maaari kang magdagdag ng anumang bilang ng iba pang mga kamag-anak na coordinate kung ninanais. Parehong maaaring italaga ang mga elemento ng geometry ng modelo at ang custom na sphere na "Infinite Sphere" na nauugnay sa global coordinate center o nauugnay sa user. Gagamitin namin ito sa ibaba.

Ang diverging phase sa harap ng wave ay nakikita sa E-field animation sa itaas. Ang EM wave ay bumubuo ng mga concentric na bilog, katulad ng mga bilog sa tubig na dulot ng itinapon na bato. Ang phase center ay ang punto kung saan ang naturang bato ay itinapon. Makikita na ang posisyon nito ay nasa isang lugar sa kampana ng sungay, ngunit hindi halata ang eksaktong posisyon nito.

Ang paraan ng paghahanap ng FCA ay batay sa katotohanan na tinitingnan natin ang direksyon ng E-field vector (ang bahagi nito) sa ibabaw ng isang walang katapusang kalayuan.

Para sa demonstrasyon, gagawa kami ng 2 animation na may mga E-field vector sa isang globo na may radius na 4 lambda (ito ay hindi isang walang katapusang globo, ngunit para sa pinakamahusay na sukat ng pagguhit ay sapat na ang radius na ito).

Sa unang animation, ang sentro ng globo ay eksaktong matatagpuan sa FCA

Sa pangalawang animation, ang sentro ay inilalagay sa punto ng proyekto 0, 0, 0 (sa unahan, sabihin natin na ito ay 25.06 mm sa likod ng FCA)

Sa ibabaw ng unang globo (ito ay hubog, hindi ito isang eroplano) malinaw na ang mga vector ay gumagalaw nang sabay-sabay. Ang kanilang amplitude (magnitude) ay naiiba, dahil ang antenna pattern ay may maximum sa gitna (hanggang sa 14.4 dBi) na maayos na kumukupas ng isang factor na 2 (-3 dB) sa mga anggulo na ±20°.

Hindi kami interesado sa kulay/haba, ngunit sa direksyon ng vector. Upang lahat sila ay gumagalaw nang sabay-sabay (sa yugto).

Sa unang animation, ang lahat ng mga vector ay gumagalaw nang sabay-sabay, na parang ang bola ay umiikot sa kanan at kaliwa.

Sa pangalawang animation, ang mga vector ay asynchronous, ang ilan ay nagbago na ng direksyon ng paggalaw, ang iba ay hindi pa. Ang ibabaw ng globo na ito ay patuloy na sumasailalim sa pag-igting/pagigipit sa ibabaw.

Ang unang globo ay matatagpuan sa FCA, ang pangalawa ay wala sa FCA.

Ang gawain ng paghahanap para sa isang PCA gamit ang pamamaraang ito ay upang ilipat (brute force) ang Infinite Sphere na may maliliit na hakbang hanggang sa ang phase ay kumalat sa lugar ng sphere na ito na interesado sa amin (kami ay interesado lamang sa pangunahing radiation lobe) maging. minimal (perpektong zero).

Ngunit bago magpatuloy sa brute force, alamin muna natin kung paano maipapakita ang mga phase pattern sa HFSS.

Sa mga ulat sa malayong field na "Mga Resulta -> Lumikha ng Ulat sa Malayong Field" maaari naming ipakita ang alinman sa tradisyonal na hugis-parihaba na plot (Rectangular plot) o isang 2D circular plot (Radiation pattern) kung saan sa isang axis (halimbawa X) maaari naming ipakita ang dependence ng ang angular coordinate (halimbawa θ), at kasama ang Y axis - mga halaga ng phase sa mga anggulong ito θ.

Ang ulat na kailangan namin ay rE - "radiated E field".
Para sa bawat anggulo [φ, θ] sa isang walang katapusang sphere, ang kumplikadong numero (vector) ng electric field ay kinakalkula.

Kapag gumagawa ng mga conventional amplitude graphs (directional pattern, distribution ng radiation power sa direksyon), kami ay interesado sa amplitude (mag) ng field na ito, na maaaring makuha alinman bilang mag(rE) o kaagad gamit ang mas maginhawang variable Gain (ang ang kapangyarihan ay ibinibigay na may kaugnayan sa kapangyarihan sa port ng paggulo at nauugnay sa isotropic emitter).

Kapag gumagawa ng isang phase pattern, kami ay interesado sa haka-haka na bahagi ng isang kumplikadong numero (vector phase) sa polar notation (sa degrees). Upang gawin ito, gamitin ang mathematical function na ang_deg (angle_in_degrees) o cang_deg (accumulated_angle_in_degrees)

Para sa LNA Inverto Black Ultra antenna, ang phase pattern sa XZ plane (φ=0) na may horizontal excitation polarization (rEY) ay may sumusunod na anyo

Ang Angle Theta=90 ay radiation pasulong, Theta=0 pataas, Theta=180 pababa.

Mga halaga ang_deg nag-iiba mula -180 hanggang +180, ang anggulo ng 181° ay isang anggulo ng -179°, kaya ang graph ay may hugis ng saw kapag dumadaan sa mga puntos na ±180°.

Mga halaga cang_deg maipon kung pare-pareho ang direksyon ng pagbabago ng bahagi. Kung ang yugto ay nakagawa ng hanggang 3 buong rebolusyon (tumawid ng 180° 6 na beses), kung gayon ang naipon na halaga ay umabot sa 1070°.

Tulad ng isinulat sa simula ng artikulo, ang phase at amplitude pattern ng mga antenna ay karaniwang konektado sa isa't isa. Sa katabing amplitude lobes (beams), ang mga phase ay naiiba ng 180°.

I-superimpose natin ang phase (pula/light green) at amplitude (purple) na mga graph sa ibabaw ng bawat isa

Ang mga umbok sa pattern ng amplitude ay malinaw na sumusunod sa mga phase break, tulad ng nakasulat sa mga libro.

Kami ay interesado sa phase front lamang sa isang tiyak na sektor ng espasyo, sa loob ng pangunahing radiation lobe (ang natitirang mga lobe ay lumiwanag pa rin sa parabolic mirror).

Samakatuwid, lilimitahan namin ang graph sa sektor lamang 90 ±45° (45-135°).

Idagdag natin ang mga marker na MIN (m1) at MAX (m2) sa graph, na nagpapakita ng pinakamalaking phase dispersion sa sektor na pinag-aaralan.

Bilang karagdagan, magdaragdag kami ng mathematical function na pk2pk() na awtomatikong naghahanap ng minimum at maximum sa buong chart at nagpapakita ng pagkakaiba.

Sa graph sa itaas, ang pagkakaiba ay m2-m1=pk2pk= 3.839 °

Ang gawain ng paghahanap para sa FCA ay ilipat ang Infinite Sphere na may maliliit na hakbang hanggang sa mabawasan ang halaga ng function na pk2pk(cang_deg(rE)).

Upang ilipat ang Infinite Sphere, kailangan mong lumikha ng isa pang karagdagang coordinate system: Modeler -> Coordinate System -> Lumikha -> Relative CS -> Offset

Dahil alam nating sigurado na para sa isang simetriko na sungay ang PCA ay matatagpuan sa X axis (Z=Y=0), pagkatapos ay para sa Z at Y itinakda namin ang 0, at ito ay lilipat lamang kasama ang X axis, kung saan itinalaga namin. ang variable na Pos (na may paunang halaga na 0 mm)

Upang i-automate ang proseso ng brute force, gumawa tayo ng gawain sa pag-optimize.
Optimetrics -> Add -> Parametric, at itakda ang variable na hakbang na Pos sa 1 mm, sa hanay mula 0 hanggang 100 mm

Sa "bookmark" Mga Pagkalkula -> Pagkalkula ng Setup"Piliin ang uri ng ulat na "Far Field" at ang function na pk2pk(cang_deg(rEY)). Sa button na "Range Function", tukuyin ang hanay mula -45 hanggang +45 degrees (o anumang iba pang interesado)

Ilunsad natin ParametricSetup1 -> Pag-aralan.

Ang pagkalkula ay ginanap nang mabilis, dahil Ang lahat ng mga kalkulasyon sa malayong larangan ay Post-Processing at hindi nangangailangan ng muling paglutas ng modelo.

Pagkatapos makumpleto ang pagkalkula, i-click ParametricSetup1 -> Tingnan ang mga resulta ng pagsusuri.

Nakikita namin ang isang malinaw na minimum sa layo na X=25mm

Para sa mas mataas na katumpakan, ine-edit namin ang parametric analysis sa hanay na 25.0-25.1 mm sa mga dagdag na 0.01 mm

Nakakakuha kami ng malinaw na minimum sa X=25.06 mm

Upang biswal na masuri kung nasaan ang FCA sa modelo, maaari kang gumuhit ng mga sphere (Hindi modelo) o mga puntos.

Dito, sa puntong X = 25.06 mm, 2 sphere ang inilalagay (na may radius na 2 at 4 na lambda)

Narito ang parehong bagay sa animation

Narito ang isang mas malapit na pagguhit ng isang eroplano at isang gisantes sa puntong X=25.06

Ito ay isang karaniwang maling kuru-kuro na sa HFSS (at iba pang mga programa tulad ng CST), kapag ang isang "3D Plot" ay inilapat sa isang antenna geometry, ang plot ay awtomatikong inilalagay sa FCA.

Sa kasamaang palad, ito ay hindi. Ang isang 3D plot ay palaging nakapatong sa gitna ng coordinate system na ginamit upang itakda ang "Infinite Sphere" para sa plot na iyon. Kung ginamit ang default na global coordinate system, ang 3D Plot ay ilalagay sa 0,0,0 (kahit na ang antenna mismo ay malayo).

Upang pagsamahin ang mga graph, sa mga setting ng 3D Plot kailangan mong piliin ang "Infinite Sphere" (lumikha ng isa pa), kung saan nakatakda ang "Relative CS" sa FCA point na manu-mano naming nakita.

Dapat tandaan na ang naturang overlap ay magiging totoo lamang para sa sektor na pinag-aaralan (halimbawa, ang pangunahing sinag ng pattern), sa gilid at likurang lobe ang FC ay maaaring matatagpuan sa ibang lugar o hindi spherical.

Tandaan din na ang mga setting ng Infinite Sphere ay walang kinalaman sa kondisyon ng hangganan ng Radiation Boundary. Ang layer ng Rad ay maaaring tukuyin bilang isang rektanggulo, kono, silindro, bola, ellipsoid ng rebolusyon, at ang posisyon, hugis at pag-ikot nito ay maaaring ilipat ayon sa gusto. Ang posisyon at hugis ng "Infinite Sphere" ay hindi magbabago sa anumang paraan. Ito ay palaging magiging isang sphere (bola) na may walang katapusan (sapat na malaki) radius at may sentro sa isang ibinigay na sistema ng coordinate.

Ang LNB_InvertoBlackUltra.aedt model file para sa pag-aaral ay available dito.

Pagkalkula ng phase center ng isang corrugated antenna horn

Ang pagkalkula ng phase center ay isang napakahirap na gawain sa mga tuntunin ng katumpakan. Ang lokasyon ng phase center ay nakasalalay sa maraming mga parameter, tulad ng direksyon ng polariseysyon, direksyon ng anggulo ng pag-scan, at ang lapad ng siwang. Ang device na namodelo sa halimbawang ito ay isang cylindrical corrugated horn na may linear vertical polarization.

Ang mga tamang setting ay mahalaga upang makakuha ng mga tumpak na resulta. Ang polarization ng E-field ay tumutugma sa E-plane (vertical orientation). Ipinapakita ng Figure 2 ang phi component ng E-field sa three-dimensional na representasyon. Mapapansin na ang bahagi ng field na ito ay mahusay na tinukoy kasama ang pahalang na direksyon, na sa kasong ito ay ang H-plane. Ang mga setting ng phase center ayon sa kung saan ipinakita ang larawang ito ay ipinapakita sa parehong figure sa kaliwa. Bilang kahalili, kung napili ang E-plane, dapat piliin ang theta component ng E-field. Tandaan na ang mga phase center ng E at H field ay iba sa isa't isa.

Figure 2 – Pagtatakda ng direksyon sa pag-scan ng field sa H-plane

Kapag kinakalkula ng CST MWS postprocessor ang field ng isang partikular na device, ang phase graph ay maaaring gawin pareho sa three-dimensional na format at sa isang tiyak na direksyon. Ang kapangyarihan na natupok ng postprocessor ay ipinaliwanag sa pamamagitan ng katotohanan na ang pagkalkula ay isinasaalang-alang ang katotohanan na ang pinagmulan ng patlang ay maaaring mabago. Ginagamit ang feature na ito upang ayusin at/o itakda ang mga unang field coordinates sa lokasyon ng kinakalkulang phase center. Sa kasong ito, ang pagbabago ng bahagi ay ipapakita sa 2D at para sa isang partikular na anggulo ng aperture. Ipinapakita ng Figure 3 kung paano nakatakda ang field center sa tatlong magkakaibang posisyon - ang lokasyon ng phase center, pati na rin ang +/- 5% ng buong haba ng sungay (z-axis offset).

Figure 3 – Tatlong magkakaibang lokasyon ng pinagmulan ng field

Ang Figure 4 ay nagpapakita ng tatlong-dimensional na E-field plot para sa tatlong magkakaibang lokasyon ng pinagmulan ng field na tinalakay kanina. Ang gitnang graph ay nagpapakita ng pinakamaliit na pagbabago sa bahagi sa pahalang na direksyon. Ang isang mas visual na representasyon ng pagbabago ng phase ay ipinapakita sa Figure 5, kung saan ang phase ay kinakatawan sa kahabaan ng H-plane. Ang phase slope ay isang indicator na ang phase center ay naitatag sa simulation at/o ang antenna ay muling naayos sa aktwal na setup ng pagsukat.

Figure 4 – Mula kaliwa pakanan: ang phase center ay inilipat ng +5%, sa gitna at ng -5%

Figure 5 – Pagbabago ng phase sa kahabaan ng H-plane

Ang posisyon ng phase center ay nagbabago ayon sa itinuturing na anggulo ng aperture. Kung mas maliit ang aperture angle, mas maliit ang pagbabago sa lokasyon ng phase center. Ang katotohanang ito ay ipinapakita sa Figure 6. Muli, tandaan na ang mga pagtatantya ng phase center sa E at H na mga eroplano ay magkaiba. Ang standard deviation ay isa pang criterion para sa katumpakan ng pagtukoy ng phase center (Larawan 7).

Figure 6 - Pag-asa ng phase center sa anggulo ng aperture

Figure 7 – Kung mas maliit ang aperture angle, mas maliit ang standard deviation

Paghahambing ng teorya at kasanayan

Sa dalawang magkaibang frequency (+/-2% na may kaugnayan sa average na dalas), kinakalkula ang phase center. Ang polarization ay nasa E-plane. Ang antenna ay umiikot sa H-plane (azimuthal). Depende sa phase-slope kumpara sa anggulo ng pag-scan, ang antenna ay bahagyang muling inilalagay sa kahabaan ng propagation axis nito at sinusukat muli hanggang sa makita ang isang flat phase. Ipinapakita ng Figure 8 ang aktwal na lokasyon ng mga phase center. At ang Figure 9 ay nagpapakita ng parehong larawan, ngunit sa isang pinalaki na anyo. Tulad ng makikita, ang mga halaga na nakuha mula sa pagmomodelo ay sumasang-ayon nang maayos sa praktikal na data.

Figure 8 – Aktwal na lokasyon ng mga phase center ng corrugated horn

Figure 9 - Paglihis ng mga teoretikal na halaga mula sa mga praktikal; tandaan na ang lokasyon ng phase center na kinakalkula para sa iba't ibang mga frequency ay iba

Ang mga antena ay mga device na tumutugma sa artificial channeling system ng electromagnetic waves (EMW) sa nakapalibot na natural na kapaligiran ng kanilang propagation.

Ang mga antena ay isang mahalagang bahagi ng anumang sistema ng komunikasyon sa radyo na gumagamit ng mga electromagnetic wave para sa mga teknolohikal na layunin. Bilang karagdagan sa pagtutugma ng mga artipisyal at natural na kapaligiran para sa pagpapalaganap ng mga electromagnetic wave, ang mga antenna ay maaaring magsagawa ng ilang iba pang mga function, ang pinakamahalaga sa mga ito ay ang spatial at polarization na seleksyon ng natanggap at ibinubuga na mga electromagnetic wave.

Sanggunian:

Ang mga coordinated system ay mga system na nagpapadala sa isa't isa ng maximum ng electromagnetic power na nilalayon para sa transmission.

Mayroong pagtanggap at pagpapadala ng mga antenna.

Pagpapadala ng mga antenna

Iskema ng istruktura

1 – antenna input kung saan nakakonekta ang supply waveguide mula sa transmitter;

2 – isang katugmang device na nagsisiguro ng traveling wave mode sa supply waveguide;

3 – isang sistema ng pamamahagi na nagbibigay ng kinakailangang spatial amplitude-phase distribution ng mga radiating field;

4 – radiating system (emitter), nagbibigay ng tinukoy na polarization at directional radiation ng electromagnetic waves.

Pagtanggap ng mga antenna

Iskema ng istruktura

1 – antenna output, kung saan nakakonekta ang waveguide na kumukonekta sa antenna sa receiver;

2 – pagtutugma ng aparato;

3 – integrator – isang device na nagbibigay ng weighted coherent-in-phase summation ng spatial electromagnetic fields;

4 – ang sistema ng pagtanggap ay nagbibigay ng polarization at spatial na seleksyon ng mga electromagnetic wave na pumapasok sa antenna mula sa natural na kapaligiran na nakapalibot dito.

Sanggunian:

Ang mga elemento ng istraktura ng transmitting at receiving antenna, na itinalaga ng parehong mga numero, ay maaaring magkaroon ng magkaparehong mga disenyo, bilang isang resulta kung saan, sa paghihiwalay mula sa system kung saan ang mga antenna ay nagpapatakbo, imposibleng makilala ang transmitting antenna mula sa receiving. antena at vice versa.

May mga transmitting at receiving antenna.

Pag-uuri ng antena

Upang ma-systematize ang iba't ibang uri ng mga antenna, pinagsama ang mga ito ayon sa isang bilang ng mga karaniwang katangian. Ang pamantayan sa pag-uuri ay maaaring:

saklaw ng operating wave;

pagkakapareho ng disenyo;

prinsipyo ng robot;

appointment.

Maaaring hatiin ang mga klase sa mga subclass, atbp.

Ayon sa kanilang layunin, ang lahat ng mga antenna ay nahahati sa dalawang malalaking klase:

pagpapadala;

mga reception.

Kasama sa dalawang klase na ito ang mga subtype:

nakatayo na wave antenna;

naglalakbay na wave antenna;

aperture antenna;

antenna na may pagpoproseso ng signal;

aktibong antenna arrays;

pag-scan ng mga arrays ng antenna.

Pangunahing gawain ng teorya ng antenna

Mayroong dalawang mga gawain:

ang gawain ng pag-aaral ng mga katangian ng mga tiyak na antenna;

ang gawain ng pagdidisenyo ng mga antenna ayon sa ibinigay na mga paunang kinakailangan para sa kanila.

Ang problema sa pagsusuri ay dapat malutas batay sa mga sumusunod na kondisyon: ang kinakailangang electromagnetic wave ay dapat matugunan ang mga equation ni Maxwell, mga kondisyon ng hangganan sa interface at mga kondisyon ng radiation ng Sommerfeld.

Sa ganitong malupit na mga kondisyon para sa pagpo-pose ng mga problema, ang pagsusuri ay posible lamang para sa ilang mga espesyal na kaso (halimbawa, para sa isang simetriko electric vibrator).

Ang tinatayang mga pamamaraan para sa paglutas ng mga problema sa pagsusuri ay laganap, ayon sa kung saan ang mga problemang ito ay nahahati sa dalawang bahagi:

Panloob na gawain;

Panlabas na gawain.

Ang panloob na gawain ay idinisenyo upang matukoy ang pamamahagi ng mga alon sa antenna, totoo o katumbas. Ang panlabas na gawain ay upang matukoy ang radiation field ng antenna mula sa kilalang pamamahagi ng mga alon nito. Kapag nilulutas ang isang panlabas na problema, malawakang ginagamit ang paraan ng superposisyon, na binubuo ng paghahati ng antena sa mga elementary radiator at kasunod na pagbubuod ng mga patlang.

Ang gawain ng pagdidisenyo ng isang antenna ay upang mahanap ang geometric na hugis at mga sukat ng istraktura na matiyak ang mga kinakailangang functional na katangian nito. Ang paglutas ng mga problema sa disenyo (synthesis) ng antena ay posible:

sa pamamagitan ng paglalapat ng mga resulta ng pagsusuri ng mga partikular na uri ng antenna at ang paraan ng sunud-sunod na pagtatantya, iyon ay, sa pamamagitan ng pagbabago ng mga parameter (parametric optimization stage) na may kasunod na paghahambing ng mga de-koryenteng katangian ng mga bagong bersyon ng mga kilalang antenna kaya nakuha;

sa pamamagitan ng direktang synthesis, iyon ay, pag-bypass sa yugto ng parametric optimization. Sa kasong ito, ang mga gawain sa disenyo ng antena ay nahahati sa dalawang subtasks:

klasikal na problema sa synthesis;

ang gawain ng constructive synthesis.

Ang una ay binubuo ng paglalarawan ng amplitude-phase distribution ng kasalukuyang (o field) sa antenna emitter, na nagbibigay ng mga tinukoy na functional na katangian ng mga antenna. Ang solusyon sa subtask na ito ay hindi pa tumutukoy sa disenyo ng antena;

Ang pangalawa ay naglalayong mahanap ang kumpletong geometry ng antenna batay sa isang naibigay na amplitude-phase distribution ng kasalukuyang (o field) sa antenna emitter. Ang problemang ito ay mas masalimuot kaysa sa nauna at hindi malinaw sa istruktura;

Gayunpaman, para sa ilang mga uri ng antenna, isang mahigpit na teorya ng constructive synthesis ang binuo.

Pagpapadala ng mga antenna

Ang kanilang mga katangian at mga parameter

Istraktura ng electromagnetic field (EMF) ng antenna

Ang bawat antenna ay maaaring ituring bilang isang sistema ng mga elementarya na naglalabas ng konsentrado sa isang partikular na limitadong dami ng linear space (), ang EM field nito bilang isang superposisyon ng mga EM field na bumubuo sa mga elementarya na naglalabas nito. Upang matukoy ang istraktura ng EMF antenna, isaalang-alang ang istraktura ng elemento ng EMF ng isang rectilinear na elemento na magkakasuwato na nagbabago sa angular frequency , kasalukuyang may pare-pareho ang amplitude at haba ng elementong ito sa isang linear na walang limitasyong isotropic medium na may pare-parehong mga parameter, ,.

– ganap na dielectric na pare-pareho ng daluyan;

ε – kamag-anak na dielectric na pare-pareho ng daluyan;

De-koryenteng pare-pareho;

- ganap na magnetic permeability ng daluyan;

Relatibong magnetic permeability ng medium;

Magnetic na pare-pareho;

– tiyak na electrical conductivity ng medium;

λ – haba ng daluyong.

M – EMF observation point;

r - radial coordinate ng point M (distansya mula sa gitna ng spherical coordinate system hanggang point M);

– azimuthal coordinate ng point M;

Meridional coordinate ng point M.

Upang isaalang-alang ang isang Hertz vibrator na matatagpuan sa kahabaan ng z axis, ang gitna nito ay nakahanay sa gitna ng spherical coordinate system, ang solusyon sa Maxwell's equation ay may anyo (1.1), kung saan

Mga vector ng yunit;

– sandali ng electric current;

Orthogonal complex amplitude component kasama ang spherical coordinates, electric field strength vector;

, , - mga bahagi ng orthogonal complex amplitude kasama ang spherical coordinates ng magnetic field strength vector;

- numero ng alon;

Haba ng daluyong sa walang katapusang espasyo.

Mula sa mga expression na sumusunod na ang EMF ng isang linear kasalukuyang elemento ay kumakatawan sa mga alon ng electric at magnetic field na lakas orthogonal sa espasyo. Sa kasong ito, ang rate ng pagbabago sa amplitude ng bawat wave ay tinutukoy ng kamag-anak na distansya ng punto mula sa gitna ng vibrator.

Mayroong tatlong mga lugar ng larangan:

Para sa malayong rehiyon ng field, ang mga expression ay nasa anyo:

Sa malayong rehiyon, ang EMF ay may mga sumusunod na katangian:

Para sa hangin: .

Sa mga rehiyon ng intermediate at malapit na mga patlang, bilang karagdagan sa spherical transverse wave, mayroong mga lokal na reaktibo na mga patlang, na ang intensity ay tumataas nang napakabilis sa pagbaba ng r. Ang mga patlang na ito ay naglalaman ng isang tiyak na supply ng EM na enerhiya, na pana-panahong ipinagpapalit nila sa antena (na may isang panahon). Tinutukoy ng mga field na ito ang reaktibong bahagi ng impedance ng input ng antenna.

Tinutukoy ng mga katangian ng EMF ang mga functional na katangian ng antenna, at ang mga katangian ng malapit at intermediate na EMF ay tumutukoy sa katatagan ng mga functional na katangian at ang broadband ng mga antenna.

Ang malayong rehiyon ng EMF ay madalas na tinatawag na rehiyon ng paglabas, at ang malapit na rehiyon ng EMF ay madalas na tinatawag na rehiyon ng induction.

Para sa mga totoong antenna, ang mga hangganan ng malayo, intermediate at malapit na mga rehiyon ng field ay tinutukoy na isinasaalang-alang ang phase difference ng mga alon na dumarating sa observation point mula sa mga gilid ng antenna at sa gitna nito.

Sa pinahihintulutang pagkakaiba sa bahagi sa rehiyon ng malayong larangan na katumbas ng:

Ang malayong larangan ng EMF na rehiyon ay nasa ;

Intermediate field area;

Malapit sa field region kung saan

Distansya mula sa gitna ng antenna hanggang sa punto ng pagmamasid;

- ang maximum na nakahalang laki ng radiating antenna system.

Pangunahing katangian at mga parameter ng transmitting antenna

Ang mga katangian ng antena ay nahahati sa:

Radio engineering;

Nakabubuo;

Pagpapatakbo;

Ekonomiya;

Ang mga functional na katangian ay ganap na tinutukoy ng mga parameter ng signal.

Mga katangian at parameter ng transmitting antenna:

Kumplikadong katangian ng direksyon ng vector

Ang kumplikadong vector XNA ay ang pag-asa sa direksyon (polarization, phase) ng electric field ng mga alon na ibinubuga ng antenna sa mga puntong katumbas ng layo mula dito (sa ibabaw ng isang globo ng radius r).

Sa pangkalahatan, ang isang kumplikadong XNA ay binubuo ng tatlong mga kadahilanan:

nasaan ang mga spherical coordinates ng observation point ng field ng wave na ibinubuga ng antenna.

Amplitude na Henna

Ang Amplitude XNA ay isang pag-asa sa direksyon ng amplitude ng electromagnetic wave intensity na ibinubuga ng antenna sa mga puntong katumbas ng layo mula dito.

Karaniwang isinasaalang-alang ang normalized amplitude CNA:

,

kung saan ang direksyon kung saan ang amplitude na halaga ng CNA ay maximum.

Pattern ng radiation ng antena (APP)

Ang antenna radiation pattern ay isang seksyon ng amplitude XNA ng mga eroplanong dumadaan sa direksyon o patayo dito.

Ang pinakakaraniwang ginagamit na seksyon ay sa pamamagitan ng magkaparehong orthogonal na mga eroplano.

Ang pattern ng radiation ay may istraktura ng lobe. Ang mga talulot ay nailalarawan sa pamamagitan ng amplitude at lapad.

Ang lapad ng ilalim na umbok ay ang anggulo kung saan nagbabago ang amplitude ng umbok sa loob ng pinahihintulutang tinukoy na mga limitasyon.

Ang mga talulot ay:

Pangunahing talulot;

Mga petals sa gilid;

talulot sa likod.

Ang lapad ng mga petals ay tinutukoy ng mga zero o ng antas ng kalahati ng pinakamataas na kapangyarihan.

Sa pamamagitan ng field = 0.707;

Sa pamamagitan ng kapangyarihan = 0.5;

Sa isang logarithmic scale = -3 dB.

Ang normalized amplitude CNA sa mga tuntunin ng kapangyarihan ay nauugnay sa amplitude CNA sa field sa pamamagitan ng kaugnayan:

Upang imahen ang ilalim, polar at rectangular na mga coordinate system at tatlong uri ng sukat ay ginagamit:

Linear (sa buong field);

Quadratic (kapangyarihan);

Logarithmic

Phase Henna

Ang Phase XNA ay isang pagdepende sa direksyon ng phase ng isang harmonic electromagnetic wave sa malayong rehiyon ng field sa mga puntong katumbas ng layo mula sa pinanggalingan sa isang takdang oras.

Sanggunian:

Ang phase center ng antenna ay isang punto sa espasyo na nauugnay kung saan ang halaga ng phase sa malayong zone ay hindi nakadepende sa direksyon. at biglang nagbabago sa kapag lumilipat mula sa isang talulot ng HNA patungo sa isa pa.

Para sa isang puntong pinagmumulan ng isang electromagnetic wave na naglalabas ng isang spherical wave, ang ibabaw ng pantay na mga phase ay may hugis ng isang sphere.

Polarizing HNA

Ang isang electromagnetic wave ay nailalarawan sa pamamagitan ng polariseysyon.

Ang polariseysyon ay ang spatial na oryentasyon ng E vector, na isinasaalang-alang sa anumang nakapirming punto sa malayong larangan sa panahon ng isang oscillation.

Sa pangkalahatang kaso, ang dulo ng vector E sa isang panahon ng oscillation sa anumang takdang punto sa espasyo ay naglalarawan ng isang ellipse, na matatagpuan sa isang eroplanong patayo sa direksyon ng pagpapalaganap ng alon (polarization ellipse).

Ang polariseysyon ay nailalarawan sa pamamagitan ng:

mga parameter ng ellipse;

spatial na oryentasyon ng ellipse;

direksyon ng pag-ikot ng vector E.

Ang paglaban sa radiation ng antena

Ang radiation resistance ng isang antena ay ang wave resistance ng space na nakapalibot sa antenna, na inilipat nito sa input, o sa anumang seksyon ng waveguide na nagpapakain nito, kung saan ang konsepto ng kabuuang kasalukuyang ay may kahulugan at maaaring tukuyin.

Maaaring kalkulahin ang paglaban sa radiation gamit ang formula:

ss ,

kung saan ang I ay ang halaga ng kabuuang kasalukuyang sa isang naibigay na lokasyon ng antenna o ang dalawang-wire na linya na nagpapakain dito, na katumbas ng feeding hollow waveguide.

Impedance ng input ng antena

Ang impedance ng input ng antena ay ang ratio ng mga kumplikadong amplitude ng mga harmonic na boltahe at mga alon sa mga terminal ng input ng antenna.

Ang antenna input impedance ay nagpapakilala sa antenna bilang isang load para sa supply line.

Ang parameter na ito ay pangunahing ginagamit para sa mga linear antenna, i.e. antenna na ang input voltages at currents ay may malinaw na pisikal na kahulugan at maaaring masukat.

Para sa mga microwave antenna, karaniwang tinutukoy ang mga cross-sectional na dimensyon ng kanilang input waveguide.

Kahusayan ng antena (kahusayan)

Tinutukoy ang kahusayan ng paghahatid ng antenna sa nakapalibot na espasyo.

Pagkawala ng resistensya

Sanggunian:

Habang tumataas ang f, tumataas ang kahusayan ng antenna mula sa ilang porsyento sa mahabang alon hanggang 95-99% sa mga frequency ng microwave.

Lakas ng kuryente at taas ng antenna

Ang lakas ng kuryente ng isang antenna ay ang kakayahan ng mga antenna na gawin ang kanilang mga function nang walang electrical breakdown ng dielectric sa istraktura nito o sa kapaligiran kapag ang electromagnetic wave power na dumarating sa input nito ay tumataas.

Sa dami, ang lakas ng kuryente ng antenna ay nailalarawan sa pinakamataas na pinapahintulutang kapangyarihan at ang kaukulang kritikal na lakas ng patlang ng kuryente, kung saan magsisimula ang pagkasira.

Taas ng antena

Ang taas ng antena ay ang kakayahan ng mga antenna na gawin ang kanilang mga function nang walang electrical breakdown ng nakapaligid na kapaligiran kapag tumaas ang taas ng antenna na ito sa isang ibinigay na kapangyarihan ng pagpapadala.

Sanggunian:

Sa pagtaas ng altitude, ang lakas ng kuryente ay unang bumababa, na umaabot sa pinakamababa sa mga taas na 40-100 km, at pagkatapos ay tataas muli.

Saklaw ng dalas ng pagpapatakbo ng antena

Ang agwat ng dalas mula f max hanggang f min, kung saan wala sa mga parameter at katangian ng antenna ang lumampas sa mga limitasyong tinukoy sa mga teknikal na detalye.

Karaniwan, ang hanay ay tinutukoy ng parameter na ang halaga, kapag nagbago ang dalas, ay lumalabas sa mga pinapayagang limitasyon bago ang iba. Kadalasan, ang parameter na ito ay lumalabas na ang input impedance ng antenna.

Ang dami ng pagtatantya ng mga katangian ng hanay ng isang antenna ay ang bandwidth at transmittance:

Madalas gumamit ng kamag-anak na bandwidth

Ang mga antena ay nahahati sa:

Directional coefficient (DC)

Ang directional coefficient ng isang antenna sa isang partikular na direksyon ay isang numero na nagpapakita kung gaano karaming beses ang halaga ng Poynting vector sa direksyon na isinasaalang-alang sa isang nakapirming punto sa malayong zone ay naiiba mula sa halaga ng Poynting vector sa parehong punto kung tayo palitan ang antenna na pinag-uusapan ng isang ganap na omnidirectional (isotropic) antenna, napapailalim sa pagkakapantay-pantay ng kanilang mga radiated na kapangyarihan.

Sanggunian:

Karaniwan, ang pinakamataas na halaga ng kahusayan ng antenna ay ipinahiwatig sa direksyon ng pinakamataas na radiation nito.

Vibrator: KND=0.5;

Half-wave symmetrical vibrator: KND=1.64;

Antena ng sungay: KND;

Mirror antenna: KND;

Mga antenna ng spacecraft: KND;

Ang limiter para sa itaas na limitasyon ng kadahilanan ng kahusayan ay ang mga error sa teknolohikal na pagmamanupaktura at ang impluwensya ng mga kondisyon ng operating.

Ang pinakamababang halaga ng pinakamataas na kahusayan ng mga tunay na antenna ay palaging >1, dahil Walang ganap na omnidirectional antenna.

Ang directivity factor ay nauugnay sa field sa normalized amplitude XNA:

,

saan – ang maximum na halaga ng directivity sa direksyon ng maximum na radiation ng antenna, kung saan .

palabas ng KND Ito ang pakinabang sa kapangyarihan na ibinibigay ng paggamit ng isang directional antenna, ngunit hindi isinasaalang-alang ang mga pagkalugi ng thermal sa loob nito.

Co. eh nakuha ng antena

Ang nakuha ng isang antenna sa isang partikular na direksyon ay isang numero na nagpapakita ng pagtaas sa kapangyarihan mula sa paggamit ng isang direksyon na antena, na isinasaalang-alang ang pagkawala ng init sa loob nito:

Katumbas na isotropically radiated na kapangyarihan

Ang katumbas na isotropically radiated na kapangyarihan ay ang produkto ng power na ibinibigay sa antenna at ang pinakamataas na halaga ng nakuha nito.

Antenna dissipation factor

Ang dissipation factor ng antenna ay isang numerong nagsasaad ng proporsyon ng radiated power na maiuugnay sa gilid at likod na lobe.

Tinutukoy ang kapangyarihan na maiuugnay sa pangunahing lobe ng XNA

Epektibong haba ng antena

Ang mabisang haba ng antenna ay ang haba ng hypothetical rectilinear vibrator na may pare-parehong kasalukuyang distribusyon sa buong haba nito, na, sa direksyon ng maximum radiation nito, ay lumilikha ng parehong halaga ng lakas ng field gaya ng antenna na pinag-uusapan na may parehong halaga. ng kasalukuyang sa input.

Sa isang medium na may katangian na impedance, ang epektibong haba ng antena ay tinutukoy ng expression.

Kapag isinasaalang-alang ang prinsipyo ng pagpapatakbo ng isang parabolic mirror, ipinapalagay namin na ang isang point source ay matatagpuan sa focus nito. Ang mga tunay na irradiator ay may mga sukat na maihahambing sa alon at kadalasan ay mas malaki pa kaysa rito.

Ang tanong ay, paano dapat ilagay ang irradiator na may kaugnayan sa pokus? Aling vibrator ang aktibo o pasibo para sa mga irradiator na ipinapakita sa Fig. 43 at 44, dapat nasa focus ng salamin?

Palaging kinakaharap ng mga ganitong uri ng tanong ang mga inhinyero na gumagawa ng mga antenna device. At ibinibigay nila ang sumusunod na sagot: ang pokus ng salamin ay dapat na tumutugma sa puntong iyon ng irradiator, na maaaring ituring sa isip bilang sentro ng yugto irradiator, ibig sabihin, bilang panimulang punto ng mga spherical wave.

Ang lokasyon ng phase center ay tinutukoy sa eksperimentong paraan. Ipinapakita ng karanasan na ang mga irradiator na ipinapakita sa Fig. 43 at 44, ang phase center ay matatagpuan sa pagitan ng aktibo at passive vibrator, medyo mas malapit sa una. Para sa mga horn feed, ang phase center ay matatagpuan sa loob nito, sa paligid ng horn throat.

Sa kondisyon na kung ang phase center ng feed ay hindi tumutugma sa focus, dalawang kaso ang posible.

Una, isasaalang-alang namin ang opsyon ng longitudinal defocusing ng feed-mirror system, kapag ang feed ay inilipat sa isang gilid o isa pa mula sa focus sa kahabaan ng axis OZ.

Lumiko tayo sa Fig. 51 at bumuo ng landas ng mga sinag na sinasalamin mula sa salamin, sa pag-aakalang sa bawat punto ng paraboloid ang radio wave ay sumasalamin ayon sa mga batas ng optika bilang mula sa isang patag na salamin na tangent patungo sa parabola sa isang naibigay na punto.

Kung, kapag ang irradiator ay inilagay sa pokus ng isang parabolic mirror, ang mga sinasalamin na sinag ay kahanay sa focal axis OZ, pagkatapos ay kapag ang irradiator ay lumipat mula sa focus palayo sa salamin (point SA) ang mga anggulo ng saklaw ng mga sinag sa bawat punto ng salamin ay tataas kumpara sa tamang lokasyon ng irradiator (j 2 > j 0). Dahil sa kilalang batas ng optika na ang mga anggulo ng saklaw ay katumbas ng mga anggulo ng pagmuni-muni (j 1 = j 2), ang mga sinag na sinasalamin mula sa salamin ay maglalakbay sa isang diverging beam. Kapag ang irradiator ay inilipat sa punto A, nakahiga sa likod ng pokus, ang mga sinasalamin na sinag ay magiging hilig sa axis OZ.

Dahil ang mga ibabaw ng alon (harap ng alon) ay patayo sa mga sinag, pagkatapos ay sa pangalawang kaso (punto A) ang harap ng alon sa pagbubukas ng salamin ay hindi patag, ngunit malukong; sa unang kaso, ang harap ng alon ay nagiging matambok.

Sa parehong mga kaso, ang harap ng alon ay simetriko tungkol sa axis OZ, samakatuwid, ang radiation pattern ng antenna ay nananatiling simetriko kapag ang feed ay inilipat, ngunit ang pangunahing lobe nito ay lumalawak, na sumasama sa mga unang bahagi ng lobe.

Kung ang antenna ay napaka-defocus, ang pangunahing lobe ay maaaring mahati.

Ang isang ideya ng antas ng impluwensya ng mga pagbaluktot sa harap ng alon sa antenna aperture sa nakuha nito ay ibinibigay sa Fig. 52, na nagpapakita ng pag-asa ng pagbaba sa nakuha ng isang parabolic antenna sa ganap na halaga ng paglihis, at ang yugto ng sinasalamin na alon sa mga gilid ng salamin na may kaugnayan sa bahagi sa gitna ng pagbubukas nito.

Sa graph na ito, ang nakuha ng isang perpektong antenna ay kinuha bilang pagkakaisa, kung saan ang isang plane wave na may pare-parehong amplitude distribution ay nilikha sa radiating hole.

Sa pagsasagawa, ang mga paglihis ng bahagi na hindi hihigit sa 1/8l ay itinuturing na katanggap-tanggap. Ang pagbawas sa nakuha ng antenna sa kasong ito ay hindi lalampas sa 8% (tingnan ang Fig. 52).

Para sa mga partikular na sample ng antenna, ang pangangailangang ito ay natutugunan sa pamamagitan ng mga espesyal na hakbang sa disenyo na nag-aalis ng posibilidad ng maling pag-install ng mga feed at sa parehong oras ay tinitiyak ang pagpapalitan ng huli.

Isaalang-alang natin ngayon kung paano makakaapekto ang mga transverse na paggalaw ng feed sa mga directional na katangian ng mga antenna.

Kung ang phase center ng feed ay inilipat sa labas ng focus sa isang direksyon na patayo sa optical axis, ito ay hahantong sa isang asymmetrical na pagbabago sa wave front sa mirror aperture: ito ay tumagilid sa direksyon na kabaligtaran sa shift ng feed (Larawan 53). Ngunit dahil ang pangunahing maximum ng radiation ng antenna ay palaging nakadirekta patayo sa harap ng alon, bilang isang resulta ng transverse defocusing, ang pangunahing maximum ng pattern ng radiation ay iikot sa isang anggulo na katumbas ng anggulo ng pagkahilig ng alon.

Kasabay nito, ang pangunahing talulot mismo ay medyo deformed. Ang antas ng pagpapapangit na ito ay matutukoy sa pamamagitan ng kung gaano kalayo ang irradiator ay inilipat sa labas ng focus.

Ang pag-aari na ito ng pagbabago ng direksyon ng pangunahing umbok ng pattern ng radiation kapag ang feed ay inilipat nang transversely ay malawakang ginagamit sa radar para sa pag-swing (pag-scan) ng sinag.

Sa pagtatapos ng isang maikling pagsusuri ng mga parabolic antenna, itinuturo namin na ang simetriko at asymmetrical na mga pagbaluktot ng phase sa kanilang mga aperture ay maaaring mangyari hindi lamang dahil sa defocusing ng feed, kundi dahil din sa paglihis ng profile ng salamin mula sa parabolic. Ang pinagmulan ng mga pagbaluktot sa field ay maaari ding maging mismong feed source kung ang harap ng alon nito ay naiiba sa spherical.

Sa ilalim ng mga kondisyon ng operating, ang mga sanhi ng lahat ng mga pagbaluktot na ito ay maaaring alinman sa mekanikal na pinsala sa salamin at ang irradiator, o pag-ulan sa taglamig.

Ang mga pagtatayo ng yelo at niyebe sa salamin at irradiator, bilang panuntunan, ay nagbabago sa kinakalkula na landas ng mga sinag at lumalabas na elektrikal na katumbas ng kurbada ng profile ng salamin o pag-defocus ng irradiator. Samakatuwid, dapat mong maingat na sundin ang lahat ng mga patakaran para sa pagpapatakbo ng mga antenna, na karaniwang nakalagay sa mga tagubilin at mga manwal para sa mga partikular na kagamitan. Ang huling pangungusap, siyempre, ay nalalapat sa mga antenna ng lahat ng uri.