Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Інші
Інститут:
Не вказано
Факультет:
ЗІ
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2024
Тип роботи:
Лекція
Предмет:
ОСА
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
Лекція № 17: “Елементарні рамковий та щілинний вібратори. Елемент Гюйгенса”
Елементарний рамковий вібратор
Якщо елементарний електричний вібратор, подібний до розгля нутого раніше, зігнути в кільце навколо осі г, то отримаємо елемен тарний рамковий (кільцевий) вібратор зі структурою поля, що збу джується струмом І (рис.1, а. Із рис.1, а випливає, що при зазначеному просторовому положенні рамкового вібратора його поле симетричне відносно осі z.
Рис.1 Елементарний рамковий вібратор
Оскільки в точках з координата ми напруженості елект ричного поля однакові за модулем і протилежні за напрямом (знаком), то в будь-якій точці на осі z при результуюча напруженість Е = 0, а при результуюча напруже ність досягає максимального зна чення. Тому в будь-якому верти кальному перерізі діаграма спрямо ваності має форму горизонтальної «ві сімки» (рис.1,б), тобто , а в горизонтальному — форму кола (рис.1, в), тобто .
Таким чином, ДС рамкового віб ратора має вигляд, подібний до зоб раженого ДС елементарного електричного вібратора, при якому рамка не випромінює вдовж осі z. Тому рамковий вібратор можна роз глядати як умовний елементарний електричний вібратор, що збуджу ється гіпотетичним магнітним стру мом . При цьому відносно диполя Герца з електричним струмом у стру ктурі поля (рис.1, а) силові лінії Е замінюються лініями Н і, навпа ки, силові лінії Н замінюються на лінії Е на підставі властивості пере ставної двоїстості рівнянь Максвелла. Такий диполь зі струмом , еквіва лентний за своєю дією елементарно му витку з електричним струмом, на зивають магнітним диполем.
Основні співвідношення для ком понентів поля, що характеризують рамковий вібратор, такі:
де - площа витка радіусом R та довжиною
На підставі аналізу наведених виразів випливає, що за інших однакових умов потужність випромінювання диполя Герца перевищує потужність випромінювання елементарного рамкового вібратора в рази. Наприклад, при , або . відповідні переви щення потужності випромінювання сягають 400 та 40 000 раз. Тому одновиткові рамкові антени доцільно використовувати лише як приймальні.
2. Елементарний щілинний вібратор
Рис.2 Елементарний щілинний вібратор
Якщо в необмеженому металевому листі прорізати щілину з розмі рами, значно меншими за довжину хвилі, та до її країв прикласти змін ну напругу U, то в розкриві щілини виникне змінне електричне поле напруженістю Е. Далі на підставі першого та другого рівнянь Мак свелла, що описують відповідні фізичні явища у просторі, створюється власне електромагнітна хвиля. Таким чином, можна отримати елементар ний щілинний вібратор, еквівалентом якого за структурою поля можна вва жати магнітний диполь, орієнтова ний удовж осі z. З розгляду рис.2 випливає, що в далекій зоні доміну ють складові та , а нормована ДС має форму тороїда, оскільки ха рактеристика спрямованості щілини , подібна до зображеної на ДС елементарного електричного вібратора. Щі лина випромінюватиме, якщо вона перетинатиме лінії струмів провід ності в металевому листі, наприклад у стінці хвилеводу.
3. Елемент Гюйгенса
Елементарні вібратори, які вже розглянуто, характеризуються симетричними двопелюстковими ДС типу . Але в бага тьох практично важливих випадках необхідно мати системи з односпрямованим випромінюванням (прийомом) радіохвиль. Вібраторну систему з однопелюстковою ДС можна отримати при суміщенні двох взаємно перпендикулярних вібраторів — диполя Герца та рамкового вібратора, які розміщено в поперечній площині хОу (рис. 3, а, б). Тут двопелюсткові ДС стосуються вібраторів, розміщених у площи нах рисунків, а ДС у вигляді кола — вібраторів, перпендикулярних до площин рисунків.
Припускається, що відповідні струми в обох незалежних віб раторах такі, що напруженості полів у будь-якій точці далекої зони однакові. При цьому сумарні нормовані ДС системи вібраторів ма ють форму кардіоїди , тобто така система є спря мованою з максимумом випромінювання в напрямі кута .
Рис.3 Елемент Гюйгенса
Система є технічно реалізованою, якщо в ній магнітний вібра тор із гіпотетичним магнітним струмом замінити на еквівалент ний йому за своєю дією виток із реальним електричним струмом . Таку систему зображено на рис. 3, в. З розгляду цього рисунка випливає, що така система має максимум випромінювання вздовж осі z (обидва струми співнапрямлені). У далекій зоні вектор Е па ралельний струму I та породжує в тій самій точці простору відпові дну перпендикулярну складову вектора Н, а отже, . Нескінченно малий елемент уявної хвильової поверхні, в якій міс тяться вектори Е та Н , називається елементом Гюйгенса. Ці век тори є наслідками реальних елементарних струмів. Елемент Гюйгенса.
Елемент Гюйгенса є моделлю вторинного джерела хвилі і породжує подібні до себе. Він випромінює тільки «вперед» і дає змогу створити наочну модель процесу поширення фронту хвилі у вільному просторі. Конструктивна сукупність реального електричного вібратора та реальної рамки з електричним струмом є найпростішим прототипом антени, ДС якої має чітко визначений нуль, наприклад у радіопелен гаторі — системи визначення координат об'єкта, що випромінює радіохвилі.
29.03.2016 08:03-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора