Елементарна випромінююча щілина

Розглянемо нескінченну протяжну ідеально провідну площину Ψ, в якій прорізана вузька щілина (рис. 2.2а). Якщо щілину збудити за допомогою генератора високої частоти напругою

, то в ній виникне електричне поле, лінії якого перпендикулярні краям щілини. При виконанні умов , а також (щілина - вузька) можна вважати, що напруженість електричного поля вздовж щілини не змінюється ні за амплітудою, ні по фазі. Така структура називається елементарною випромінюючої щілиною.

Елементарну щілину можна розглядати як реальний випромінювач, що створює таке ж електромагнітне поле, як віртуальний елементарний магнітний випромінювач. Структура поля, що створюється елементарної щілиною в далекій

зоні пояснюється на рис. 2.2б.

Рис. 2.2

У довільній точці спостереження, що знаходиться в далекій зоні вільного простору, враховуються тільки дві складові

і комплексні амплітуди яких визначаються по формулам:

Випромінювана електромагнітна хвиля має лінійну поляризацію.

Миттєве значення вектора Пойнтінга (вектор на рис. 2.2б) вираховується виразом .

Знаючи структуру поля, можна знайти дуже важливі характеристики елементарного щілинного випромінювача:

- Середнє (у часі - за період) значення щільності потоку енергії

(середнє значення вектора Пойнтінга)

– потужність випромінювання щілини

– проводимість випромінювання щілини

Вираз , входить в (2.3), можна записати в виді трьох множників: постійний, не залежить від направлення на точку спостреження , множник, залежить від направлення на точку спостереження sin 𝜃, и фазового множника − . З врахування цього формули (2.3) і (2.4) приймуть вигляд:

Порівняння формул (2.8), (2.9) для випромінюючої щілини і (1.6), (1.7)

ля елементарного електричного випромінювача показує, що спрямовані властивості елементарної випромінюючої щілини і елементарного електричного випромінювача абсолютно ідентичні. Головними площинами для елементарної випромінюючої щілини (рис. 2.2б) будуть: будь-яка меридіональна площина, що проходить через вісь щілини, наприклад, площини , а також екваторіальна площина , перпендикулярна осі щілини і проходить через її середину. В даному випадку меридіональною площину є – площиною, а екваторіальна экваториальная — – площиною Слід звернути увагу на наступне - меридіональна площиною стала – площина у елементарного електричного випромінювача (рис. 1.2) вона була – площиною), а екваторіальна площина стала – у елементарного електричного випромінювача (рис. 1.2) вона була – площиною).

Нормована амплітудна характеристика спрямованості елементарної випромінюючої щілини в меридіональної площини описується функцією , а в екваторіальній — . Нормовані амплітудні діаграми спрямованості в полярній і прямокутній системі координат, просторова амплітудна діаграма спрямованості відповідає діаграмам, наведених на рис. 1.3, рис. 1.4 і рис. 1.5. Цілком очевидно, що і максимальний коефіцієнт спрямованої дії елементарної випромінюючої щілини дорівнює 1,5, тобто в точності дорівнює значенню аналогічного параметра для елементарного електричного випромінювача. При орієнтації щілини уздовж осі (рис. 2.3а) або вздовж лсі (рис.

2.3б), структура її поля у хвильовій зоні буде характеризоваттся складовою

 

Рис. 2.3

Модулі комплексних амплітуд окремих складових при орієнтації випромінювача уздовж осі або осі визначаються співвідношенням:

Модулі поіних векторів через їх складові визначаються співвідношеннями:

Дзеркальні антени.

До дзеркальних антен відноситься досить широкий клас антен, в яких формування діаграми напрямленості відбувається за рахунок відбиття електромагнітних хвиль первинних джерел - опромінювачів від металевих дзеркал тієї чи іншої форми. У найпростішому випадку дзеркало може представляти собою плоску металеву пластину досить великих розмірів. Така пластина відіграє роль рефлектора, завдяки якому випромінювання буде відбуватися переважно за напрямком нормалі до поверхні дзеркала. Більш складним є дзеркало у вигляді двох плоских металевих пластин, найчастіше утворюють прямий двогранний кут. Разом з опромінювачем, що представляє собою симетричний вібратор, таке дзеркало утворює так звану вуглову антену. Вібратор зазвичай встановлюється в площині бісектриси двогранного кута, утвореного пластинами дзеркала, паралельно його ребру. Значно більшими спрямованими властивостями володіють антени з дзеркалом у вигляді параболоїда обертання. Такі антени мають вузьку діаграму направленості в двох площинах, яка називається діаграмою напрямленості голчастого типу. Якщо потрібно мати антену, діаграма спрямованості якої досить вузька в одній площині і широка в іншій площині, перпендикулярній першій, то в якості дзеркала можна використовувати усічений параболоїда обертання. Однак у такій антени важко отримати діаграму напрямленості з великою різницею у ширині діаграм напрямленості в одній і іншій головній площині. Тому для реалізації "віяла" діаграми спрямованості частіше використовується дзеркало у вигляді параболічного циліндра з лінійним опромінювачем.

Дзеркальні антени
Залежно від конструкції параболічні антени приймальні можуть бути як однозеркальнимі, так і двухзеркальнимі. Двухзеркальние антени володіють рядом достоїнств, в порівнянні з однозеркальнимі, але вони більш складні і дорогі. Тому для приймальних пристроїв діапазону 11-12 ГГц, як правило, застосовують однозеркальние антени. У свою чергу, однозеркальние антени можна розділити на прямофокусні і офсетні (рис. 1).
Рефлектор являє собою дзеркало у вигляді параболоїда обертання. Якщо у антени опромінювач розташований у фокусі дзеркала, то вона називається прямофокусуюча. Розміри таких антен можуть бути зовсім різними. При діаметрі розкривши антени до 1,5 м часто застосовуються осенесіммет. літерне позначення ноти дзеркальні антени так звані офсетні антени. У такої антени опромінювач розташований не у фокусі дзеркала, а зміщений. Перевага такої побудови антени полягає в тому, що опромінювач не затіняє розкриву дзеркала, що трохи збільшує коефіцієнт підсилення. Рефлектор зазвичай має яйцеподібну форму, іноді усічену.

Лінзова антена

Лі́нзова анте́на — радіотехнічний пристрій для приймання і передавання електромагнітних хвиль, один із різновидів антен.

Лінзовою антеною називають сукупність електромагнітної лінзи й опромінювача. Вони належать до антен оптичного типу й використаються, як правило, у діапазоні сантиметрових і дециметрових хвиль для створення досить вузьких діаграм спрямованості. У деяких випадках лінзова антена може використатися як допоміжний елемент якої-небудь антени, що поліпшує її характеристики (наприклад, для вирівнювання фази в розкриві рупорної антени).

Принцип дії

Лінзова антена являє собою прозоре для радіохвиль обмежене звичайно двома поверхнями тіло, коефіцієнт заломлення якого відмінний від коефіцієнта заломлення навколишнього середовища. Призначення лінзи полягає в тому, щоб трансформувати відповідним чином фронт хвилі, створюваний опромінювачем. Змінюючи форму хвильової поверхні, лінза тим самим формує деяку діаграму спрямованості. Принципово лінзові антени можна використати для формування різних діаграм спрямованості. Однак на практиці лінзові антени подібно оптичним лінзам застосовуються, головним чином, для перетворення розбіжного пучка променів у паралельний, тобто для перетворення криволінійної (сферичної або циліндричної) хвильової поверхні. Як відомо, плоский фронт хвилі при його достатній площі забезпечує гостру спрямованість випромінювання. За допомогою лінзових антен можна одержати діаграму спрямованості з кутом розтвору всього лише в кілька кутових хвилин.

Принцип дії лінзи заснований на тому, що лінза являє собою середовище, у якій фазова швидкість поширення електромагнітних хвиль або більше швидкості світла, або менше її. Відповідно до цього лінзи поділяються на прискорювальні і сповільнюючі. У прискорювальних лінзах вирівнювання фазового фронту хвилі відбувається за рахунок того, що ділянки хвильової поверхні частина свого шляху проходять у лінзі з підвищеною фазовою швидкістю. Ці ділянки шляху різні для різних променів. Чим сильніше промінь відхилений від осі лінзи, тим більшу ділянку шляху він проходить із підвищеною фазовою швидкістю усередині лінзи. Таким чином, профіль прискорювальної лінзи повинен бути ввігнутим. У лінзах, що сповільнюють, навпаки, вирівнювання фазового фронту відбувається не за рахунок прискорення руху периферійних ділянок хвильової поверхні, а за рахунок сповільнення руху середини цієї поверхні. Отже, профіль лінзи, що сповільнює, повинен бути опуклим.

40. Різновиди інформаційно вимірювальних систем.
Інформаційна вимірювальна система - це сукупність функціонально об'єднаних вимірювальних, обчислювальних та інших допоміжних технічних засобів, для отримання вимірювальної інформації, її перетворення, обробки з метою представлення споживачеві в необхідному вигляді, або автоматичного здійснення логічних функцій контролю, діагностики, ідентифікації та ін.
Залежно від виконуваних функцій ІВС реалізуються у вигляді вимірювальних систем, систем автоматичного контролю, технічної діагностики та ін.
У свою чергу в залежності від призначення вимірювальні системи поділяють на вимірювальні інформаційні, вимірювальні контролюючі, вимірювальні управляючі системи та ін.
Вимірювальна система - сукупність певним чином з'єднаних між собою лініями зв'язку засобів вимірювань (вимірювальних перетворювачів, заходів, вимірювальних комутаторів, вимірювальних приладів) та інших технічних пристроїв (компонентів вимірювальної системи), що утворюють вимірювальні канали, що реалізовує процес вимірювань і забезпечує автоматичне (автоматизоване) отримання результатів вимірювань (висловлюваних числом чи кодом) в загальному випадку змінюються в часі і розподілених у просторі величин, що характеризують певні властивості (стан) об'єкту вимірювань.
Вимірювальні системи володіють основними ознаками засобів вимірювань і є їх специфічної різновидом.
Основними областями застосування власне вимірювальних систем є наукові дослідження, випробування різних об'єктів, облікові операції, та ін.