camere anechoice

Click here to load reader

Post on 08-Oct-2015

10 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Camere Anechoice

TRANSCRIPT

MINISTERUL APRRII

Capitolul 3

Radiaia dipolului HertzDipolul Hertz este un model fizic, fr coresponden practic direct, dar de mare nsemntate pentru nelegerea funcionrii antenelor. n multe cazuri funcionarea se explic prin considerarea local, pe un mic segment de anten, a unui dipol Hertz n care curentul armonic este constant.

n figura 3.1 , un conductor de lungime mic l, plasat simetric dup axa z, n centrul sistemului la coordonate sferice este parcurs de curentul armonic . Acest curent pstrez constant valoarea instantanee pe toat lungimea conductorului .

Fig. 3.1 Relativ la radiaia dipolului Hertz

Prin trecerea curentului i prin conductorul de lungime l, energia electromagnetic de conducie este transferat n energie electromagnetic de radiaie. La distana r >> l apare un cmp electromagnetic caracterizat prin componente de tip E i H. Pentru a determina aceste componente se folosesc ecuaiile lui Maxwell: (3.1)

(3.2)

; (3.3)

(3.4)

Dup prelucrarea acestor ecuaii, se constat c radiaia dipolului Hertz este cuantificat prin trei componente de cmp electromagnetic. Ca mrimi instantanee, n scriere complex, aceste componente n punctul P(r, , ) au urmatoarele expresii:

Componenta de cmp electric dup direcia :

(3.5)

Componenta de cmp electric dup direcia r:

(3.6)

Componenta de cmp magnetic dup direcia :

(3.7)

cu urmtoarele notaii suplimentare :

- impedana de und a spaiului vid ;

( - lungimea de und a radiaiei.

Relaiile (3.5), (3.6), (3.7) au valabilitate general att timp ct r >> l .

3.1. Radiaia n apropierePentru un punct P(r, , ) situat n apropiere de dipol, adic pentru r < ( / 2, modulele | j2r / ( | i |( j2r / ()| sunt neglijabile fa de unitate. Ca urmare expresiile componentelor de cmp devin:

(3.8)

(3.9)

(3.10)

3.2. Radiaia la deprtarePentru un punct P(r, , ) situat la deprtare de dipol, adic pentru r >> ( / 2, n relaiile (3.5), (3.6), (3.7) se menin termenii cu pondere mai mare fa de unitate i se obine :

(3.11)

(3.12)

(3.13)

Componenta din relaia (3.12) se neglijeaz n raport cu componenta .

Se poate observa c i sunt n faz i c impedana de und este definit prin raportul :

(3.14)

Se mai poate observa, pe fig .1, c dac este ndeplinit condiia ca punctul P s se situeze la mare deprtare, cu vectorul fazor nul, unda devine plan, iar unghiul spaial ntre i este de / 2. Puterea radiat la deprtare este cuantificat cu ajutorul vectorului Poynting :

[] (3.15)Dup cum se prezint n figura 3.2 vectorii , , S definesc un triedru drept, iar vectorul Poyting este dirijat dup sensul de propagare a undei electromagnetice; unda electromagnetic este considerat, n acest caz, ca fiind plan.

Fig. 3.2 Vectorul Poyting la deprtare de dipol

n condiia la deprtare , dac se cunoate cmpul electric E, este determinat cu ajutorul relaiei (14) i cmpul magnetic:

(3.16)

3.3. Impedana de und n apropieren apropierea dipolului i pentru = / 2, din relaiile (3.8)(3.10) rezult ecuaiile componentelor de cmp electric i magnetic:

(3.17)

(3.18) (3.19)

Impedana de und n apropiere este definit prin relaia: (3.20)

n tabelul 3.1 sunt date valori ale impedanei pentru cteva distane evaluate n multiplii de (/2 , iar n figura 4.6 se prezint, comparativ, diagramele modului impedan de und pentru radiatorul dipol Hertz i pentru radiatorul (antena) cadru.

Impedana n apropierea dipolului :

r[(/2]0,0010,010,1....

[]377

EMBED Equation.DSMT4 377

EMBED Equation.DSMT4 37710

Tabelul 3.1

n apropierea antenei dipol intensitatea cmpului este electric este relativ mare n raport cu intensitatea cmpului magnetic i de aceea impedana de und este cu cteva ordine de mrime mai mare dect impedana de und la deprtare. n apropierea antenei cadru intensitatea cmpului magnetic este sensibil mai mare dect a cmpului electric i de aceea impedana de und corespunztoare este sensibil mai mic dect impedana de und .

3.4. Puterea radiat de dipolLa considerarea modelului fizic al dipolului s-a admis c aceasta este izolat fa de pmnt i aezat n spaiu la mare distan de orice alt obiect. De asemenea s-a admis c intensitatea curentului n dipol este uniform pe toat lungimea lui. n aceste condiii, sub aspect teoretic, se poate calcula puterea radiat de dipol. Deoarece se accept c n aer (vid) nu apar pierderi, este indicat s se calculeze puterea radiat la deprtare, adic pentru r >> (/2.. n acest caz vectorii i sunt dispui perpendicular unul pe cellalt, cum se arat i n figura 3.4.1.

Fig. 3.4.1 Relativ la puterea radiat de dipol

Puterea specific radiat este dat de vectorul Poyting , iar ca valoare maxim a modului :

(3.21)

unde i provin din relaiile (3.11) i (3.13) :

(3.22)

(3.23)

Se obine astfel valoarea de vrf a modulului puterii specifice :

[W / ] (3.24)

Aceast putere este transmis pe aria elementar dA, desenat n figura 3.4.1.

(3.25)

Puterea radiat de ntreaga sfer din care face parte aria dA este:

(3.26)

Observnd c:

(3.27)

se obine expresia puterii instantanee maxime:

(3.28)

Variante ale expresiei (3.28) sunt :

a) n funcie de curentul efectiv :

(3.29)

b) Expresia puterii evaluate la valoarea medie :

(3.30)

Expresia :

(3.31)

se numete rezisten de radiaie a dipolului, n analogie cu rezistena electric R prin care trece curentul I pentru a dezvolta puterea . Ca urmare puterea medie ridicat de dipol poate fi evaluat mai simplu cu relaia :

(3.32)

Capitolul 4

4. Antene de emisie

Descrierea comportrii dipolului Hertz constituie premisa pentru descrierea comportrii unei antene cu structur fizic. n cazul dipolului (teoretic) s-a acceptat c intensitatea curentului este uniform pe lungimea l. n cazul unei antene acordate, lungimea antenei este de acelai ordin de mrime cu lungimea de und a radiaiei emise, iar distribuia curentului nu mai poate fi considerat uniform; se accept fie o distribuie sinusoidal, fie o distribuie liniar, adic curentul la baza antenei este cel mai mare, iar n vrful antenei este nul. Funcia antenei rmne identic cu a dipolului Hertz, i anume de a transforma energia de conducie n energie de radiaie.

4.1. Antene cu o extremitate la pmnt (monopol)

Antena de emisie este acordat, ca dimensiune liniar, cu lungimea de und a semnalului radiat. Condiiile de acord se stabilesc pe baza ecuaiilor telegrafitilor, cu toate c antena vertical nu are constantele lineice uniform distribuite. Antena este excitat la baz, cu ajutorul unui cablu coaxial adaptat, care transfer antenei energia furnizat de un generator de nalt frecven, ca n fig.4.1. Ecuaiile telegrafitilor sunt urmtoarele:

Notaiile din fig. sunt:

tensiunea i curentul la baza antenei, adic la x=0;

tensiunea i curentul la distana x.

, constanta de propagare (4.3) , impedana caracteristic (4.4)

La o linie fr pierderi () se obine:

(4.5)

Dac antena este acordat vor exista noduri de curent, adic puncte situate la distana x fa de baza antenei n care curentul . n aceast condiie, din relaia (4.5) rezult impedana de la baza antenei:

(4.6)

Pentru linia (antena) fr pierderi: