Чисельний аналіз розв’язуючих властивостей однорідної імпедансної смуги

3.1. Оцінка впливу ширини імпедансної смуги на її розв’язуючі властивості

 

Одним з можливих методів зменшення взаємного зв'язку між приймальною і передавальною антенами, розташованими на загальній (звичайно добрі провідній) поверхні, є застосування імпедансних структур. У [3] відзначається, що «суть цього методу полягає в тому, що за певних розумів імпедансна структура «віджимає» поле від своєї поверхні, зменшуючи тим самим кількість енергії, що надходить у прийомну антену».

Для оцінки впливу розмірів імпедансної смуги на величину розв’язки були проведені розрахунки величини , модуля щільності струму для різних значень імпедансу на смузі При цьому ширина смуги змінювалася в межах від 1λ до 5λ. При цьому значення імпедансу покладалося чисто мнимим ().

Розрахунки проводилися для випадку коли довжина хвилі l=3 см. Величина мінялася в межах від –30 до +30 (див. додаток А).

Ці розрахунки були проведені простими рекурентним методом [21] (див. додаток Б). Число розбивки проміжку вибиралося відповідно до рекомендацій у літературі [18].

В якості прикладів на рис. 3.1 - 3.4 приведені графіки розрахунків залежностей коефіцієнта придушення від величіні імпедансу для випадку і . На рис. 3.5 і 3.6 приведені графіки розрахунків залежностей модуля щільності струму від при коли імпеданс та .

 

Рисунок 3.1- Залежність коефіцієнта придушення h від поверхневого імпедансу при ширині

 

 

 

Рисунок 3.2- Залежність коефіцієнта придушення h від поверхневого імпедансу при ширині

 

 

 

 

Рисунок 3.3- Залежність коефіцієнта придушення h від поверхневого імпедансу при ширині де розповсюджується поверхнева хвиля

 

 

Рисунок 3.4- Залежність коефіцієнта придушення h від поверхневого імпедансу при ширині де розповсюджується поверхнева хвиля

 

В таблиці 3.1 подані результати розрахунків коефіцієнта придушення η для величіні імпедансу , , , для випадку .

 

Таблиця 3.1 - Значення коефіцієнта придушення η для величіні імпедансу , , , для випадку ,

Ширина імпедансної смуги	Коефіцієнт придушення
	22,67	-8,07
	26,67	-9,11	39,88
	30,78	-10,15	42,94
	33,05	-11,57	45,19
	34,84	-13,59	46,98

 

Із проведених розрахунків та приведених в цьому розділі графіків можна зробити слідуючи важливі висновки:

1).Значення коефіцієнта придушення в області де на імпедансній смузі розподілений ємнісний імпеданс та в області індуктивного імпедансу де , більше нуля. Тобто в цих областях імпедансна смуга може використовуватись в якості розв’язуючої структурі.

2). В області на імпедансній смузі розповсюджується поверхнева хвиля. В цій області коефіцієнт придушення менший за нуль.

3). В тих областях де не розповсюджується поверхнева хвиля зі збільшенням ширини імпедансної смуги коефіцієнт придушення збільшується.

4). В області зі збільшенням ширини імпедансної смуги амплітуда коливання коефіцієнт придушення збільшується.

5). Зі збільшенням ширини імпедансної смуги область розповсюдження поверхневої хвилі не змінюється.

6). В області розповсюдження поверхневої хвилі довжина її не змінюється.

 

 

1 2 3 4 5 6

Рисунок 3.5- залежність модуля щільності струму від при коли імпеданс .

 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

 

Рисунок 3.6-Залежність модуля щільності струму від при коли імпеданс .

Із проведених розрахунків та приведених графіків на рис.3.5 і рис. 3.6 можна зробити слідуючи важливі висновки:

1).Якщо імпеданс має ємнісний характер, то модуль струму має максимальне значення біля краю смуги, розташованого поблизу стороннього джерела струму. Це підтверджує той факт, що ємнісний імпеданс «віджимає» електромагнітне поле від імпедансної поверхні.

2). Характер розподілу модуля струму при однорідному ємнісному імпедансі на імпедансної смузі не міняється при зміні її ширини.

 

3.2 Діапазонні властивості імпедансної смуги.

 

Були проведені розрахунки величини та при , , , коли довжина хвилі змінювалась від 1,5 см до 6 см. При цьому ширина смуги дорівнювала 1λ.

 

 

 

Рисунок 3.7-Залежність коефіцієнта придушення η від довжини хвилі λ коли імпеданс

 

 

 

Рисунок 3.8-Залежність коефіцієнта придушення η від довжини хвилі λ коли імпеданс .

 

 

 

Рисунок 3.9-Залежність коефіцієнта придушення η від довжини хвилі λ коли імпеданс .

 

Таблиця 3.2 - Значення коефіцієнта придушення η для величіні імпедансу , , , для випадку при

 

Довжина хвилі ,см	Коефіцієнт придушення
	35,41	-12,29	44,25
	34,51	-10,84	45,97
	33,72	-19,22	48,45
	33,03	-11,25	53,19
	32,42	-24,83	56,57
	31,87	-16,43	-27,04
	31,37	-11,07	-5,71
	30,90	-22,18	-17,53
	30,47	-14,42	-7,39
	30,07	-23,56	-5,97

 

Із проведених розрахунків та приведених графіків на рис.3.7 -. 3.9 можна зробити слідуючи важливі висновки:

1). У випадку коли на імпедансній смузі розподілений ємнісний імпеданс, то зі збільшенням довжини хвилі коефіцієнт придушення зменшується, а зі зменшенням довжини хвилі коефіцієнт придушення збільшується. Це можна пояснити у такій спосіб. Зі збільшенням довжини хвилі начебто зменшується ширина імпедансної смуги, а зі зменшенням довжини хвилі навпаки.

2). В області коли на імпедансній смузі розповсюджується поверхнева хвиля, що відповідає імпедансу коефіцієнт придушення від’ємний, тобто розв’язка між джерелом та приймальною антеною відсутня.

3). В області коли на імпедансній смузі розповсюджується поверхнева хвиля (див. рис 3.8) зі збільшенням довжини хвилі довжина поверхневої хвилі збільшується, і навпаки,зі зменшенням довжини хвилі довжина поверхневої хвилі зменшується.

4). В області коли на імпедансній смузі розповсюджується поверхнева хвиля (див. рис 3.8) зі зміною довжини хвилі амплітуда коефіцієнта придушення практично не змінюється.

5). В області коли на імпедансній смузі не розповсюджується поверхнева хвиля і розподілений індуктивний імпеданс зі зменшенням довжини хвилі

коефіцієнт придушення зменшується не значно.

6). В області коли на імпедансній смузі не розповсюджується поверхнева хвиля (див. рис 3.9) зі збільшенням довжини хвилі від 3 см до 3,4 см коефіцієнт придушення збільшується.

7). В області коли на імпедансній смузі не розповсюджується поверхнева хвиля (див. рис 3.9) зі збільшенням довжини хвилі від 3,4 см до 6 см коефіцієнт придушення має від’ємні значення. Це явище можна пояснити появою поверхневої хвилі на імпедансній смузі.

8). В області коли на імпедансній смузі не розповсюджується поверхнева хвиля (див. рис 3.9) зі збільшенням довжини хвилі від 3,4 см до 6 см довжина поверхневої хвилі збільшується.

9). Максимальне значення коефіцієнта придушення досягає в тому випадку, коли на імпедансній смузі розподілений індуктивний імпеданс . Але при цьому імпедансна смуга е вузькополосною.

10). Тільки у випадку коли на імпедансній смузі розподілений ємнісний імпеданс, така смуга є широкополосною.