3.1.
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×
 

3.1.

on

  • 328 views

3.1.Энергетические соотношения в условиях свободного пространства

3.1.Энергетические соотношения в условиях свободного пространства

Statistics

Views

Total Views
328
Views on SlideShare
328
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
0
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Categories

Upload Details

Uploaded via as Microsoft Word

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

3.1. 3.1. Document Transcript

  • 3.1.Энергетические соотношения в условиях свободного пространства 3.1.1. Ослабление поля Свободное пространство – отсутствие атомов, молекул, зарядов, т.е.вакуум: εro=1, μro=1, σo=0. В реальных природных условиях такой среды не существует. Однакоисследование условий распространения в свободном пространствеоказывается необходимым, поскольку позволяет выявить закономерностиизменения напряженности поля, связанные с его пространственнойструктурой. Структура поля задается условиями излучения, т.е. источникомизлучения. Все антенны излучают сферические волны. Наблюдается сферическаярасходимость – это приводит к падению плотности потока мощности по мереудаления от источника. На практике очень часто это явление определяет требования кэнергетическим показателям аппаратуры. Возьмем антенну А – изотропный излучатель. Вокруг источника А проведем воображаемую сферу радиусом r. К источнику подведена мощность P1 и она равномерно распределена по поверхности сферы площадью 4πr2. Тогда средняя за период плотность потока мощности (мощность, приходящаяся на единицу Рис. 3.1. площади): (3.1) , где Ео д и Но д – действующие значения. Учитывая, что в условиях свободного пространстванаходим связь между мощностью и напряженностью ЭМП: (3.2.) (3.3.) Амплитудное значение: (3.3’)
  • На практике ненаправленных излучателей нет. Поэтому необходимоввести коэффициент усиления G антенны, который характеризует степеньконцентрации ЭМ энергии в данном направлении: , при условии, что подводимые мощности к обеим антеннамодинаковы. (3.4) . где Р1 - мощность, подведенная к направленной антенне; P1Э - эквивалентная мощность излучения (она подведена к ненаправленному излучателю). Подставив (3.4.) в (3.3.) и (3.3.), получим: (3.5.) Мгновенное значение: Где – коэффициент фазы (волновое число). Сравнивая (3.3.) и (3.5), можно сказать, что замена ненаправленногоизлучателя на направленный позволяет в точке приема увеличить G1напряженность поля в раз без увеличения подводимой мощности. КУ = f(D и λ) – функция длины волны и размеров антенны. В сантиметровом диапазоне коэффициент усиления может достигатьтысяч или десятков тысяч, а в длинноволновой части радиодиапазона непревышать единиц. 3.1.2. Мощность на входе приемника Существуют радиолинии двух типов, для которых при одинаковыхпараметрах ПРМ и ПРД, оборудование – мощность на входе приемникаоказывается разной.
  • Радиолиния 1 типа (пассивная радиолокация) Рис. 3.2. (3.6.) Радиолиния 2 типа (пассивная ретрансляция) Рис.3.3. Мощность на выходе приемника (3.7.) где η2 – КПД фидера приемной антенны, – действующая площадь приемной антенны. а) для симметричного λ/r вибратора , где – длинаплеча. б) для поверхности антенн , S – геометрическийразмер. На радиолинии 1-го типа плотность потока мощности в месте приема: (3.8.) где P1η1G1 – указан на рисунке, Подставив (5) в (4), получим: (3.9.) I где P 02 – мощность на входе приемника в условиях свободногопространства. На радиолинии 2-го типа значение П02 зависит от тех же параметров,что и на линии 1-го типа, и, кроме того, от переизлучающих свойствретранслятора. Способность переизлучать оценивается эффективной площадьюрассеяния σэфф (ЭПР).
  • Величина ЭПР зависит от: а) формы; б) ЭМ параметров вещества; в) ориентации относительно направления распространенияпервичного поля и направлении на прием. Если около переизлучающего тела плотность потока мощностипервичного поля (3.10.) то переизлученная мощность: (3.11.) а плотность потока мощности поля вблизи приемной антенны: (3.12.) ; Мощность на входе приемника для радиолинии II типа: (3.13.) Если r1=r2, тело расположено в середине трассы, то: (3.14.) (3.14.) – уравнение радиолокации. Анализируя (3.9.) и (3.14.), можно сделать вывод: для радиолиний I-готипа мощность на входе приемника уменьшается обратно пропорциональноквадрату расстояния; для радиолиний II-го типа – обратно пропорциональночетвертой степени. При проектировании систем удобно иметь сведения о потерях припередаче ЭМЭ. Потерями передачи L называют отношение мощности, подводимой кпередающей антенне Р’1, к мощности на выходе приемной антенны Р’2: (3.15.) Р1 – мощность на выходе передатчика, Р2 – на входе приемника. Мощность на входе приемника для радиолинии II типа: (3.16.) Если r1=r2, тело расположено в середине трассы, то:
  • (3.17.) (3.17.) – уравнение радиолокации. Анализируя (3.9.) и (3.17.), можно сделать вывод: для радиолиний I-готипа мощность на входе приемника уменьшается обратно пропорциональноквадрату расстояния; для радиолиний II-го типа – обратно пропорциональночетвертой степени. При проектировании систем удобно иметь сведения о потерях припередаче ЭМЭ. Потерями передачи L называют отношение мощности, подводимой кпередающей антенне Р’1, к мощности на выходе приемной антенны Р’2: (3.18.) Р1 – мощность на выходе передатчика, Р2 – на входе приемника. Радиолиния 1-го типа в условиях свободного пространства: (3.19) Выделим составляющую L0, которая характеризует потери,обусловленные сферической расходимостью фронта волны при G1=G2=1. L0 – называется «основными потерями передачи» в условияхсвободного пространства: (3.20) – полные потери передачи. (3.21.) Для радиолиний 2 типа в свободном пространстве:
  • (3.20) Выразим L02 через L0 ,для этого умножим и поделим (3.22.) на 4π/λ2 В случае реальных сред потери выраженной через множительослабления V, характеризует потери, обусловленные свойствами даннойсреды: или в дБ L1 = L0 – 10LgG1 – 10LgG2 – 20LgV, где Lдоп - 20LgV – дополнительные потери, обусловленные потерями всреде Для радиолиний 2 типа: