3. Функция 20lg(----)
х
График функции не приводится.
4. Коэффициент направленного действия облучателя
График функции не приводится.
5. Алгоритм определения положения расчетной точки
┌──────────────────────────────┐
│z = R cos ТЭТА, х = R sin ТЭТА│
└───────────────┬──────────────┘
│
нет ┌───┴──┐ да
┌─────┤z >= 0├───────────────┐
│ └──────┘ нет ┌─────┴────┐ да
│ ┌────┤ z > 2d ├────┐
│ │ └──────────┘ │
│ нет ┌────────┴─┐ да нет ┌─────────┴┐ да
│ ┌────┤х >= d / 2├───┐┌───┤х <= 0,25z├──┐
│ │ └──────────┘ ││ └──────────┘ │
│ ┌─┴─┐ ┌─┴┴─┐ ┌──┴┐
│ │ V │ │ IV │ │ I │
│ └───┘ └────┘ └───┘
┌────────────────────┴────────────────────────────────────────┐
│ ______ │
│ / d 1 │
│тау = - R cos ТЭТА, b = \/-------, кси = d (------- - ctg пси)│
│ пси пси │
│ 2tg --- 2tg --- │
│ 2 2 │
└────────────────────┬────────────────────────────────────────┘
┌───────────┴──────────────┐
│ 2 │
│ b 2│
│хи = кси - -- (кси - тау) │
│ 2 │
│ х │
└───────────┬──────────────┘
нет ┌──┴────┐ да
┌─────┤хи >= 0├──────────┐
│ └───────┘ │
┌───────────┴─────────────────┐ ┌───┴────────────────────┐
│ _____ │ │ d│
│v = (b тау - \/кси х) - b кси│ │сигма = х - z tg пси - -│
└───────────┬─────────────────┘ │ 2│
│ └───────────┬────────────┘
нет ┌──┴───┐ да нет ┌─────┴────┐ да
┌──────┤v >= 0├──────┐ ┌─────┤сигма >= 0├────┐
│ └──────┘ │ │ └──────────┘ │
┌─┴──┐ ┌─┴──┐ ┌─┴──┐ ┌──┴┐
│II-в│ │II-а│ │II-б│ │III│
└────┘ └────┘ └────┘ └───┘
Рис. П1.3. Случай длиннофокусной антенны пси < пи / 2
┌──────────────────────────────┐
│z = R cos ТЭТА, х = R sin ТЭТА│
└───────────────┬──────────────┘
│
нет ┌───┴──┐ да
┌─────┤z >= 0├───────────────┐
│ └──────┘ нет ┌─────┴────┐ да
│ ┌─────┤ z > 2d ├────┐
│ │ └──────────┘ │
│ нет ┌────────┴─┐ да нет ┌─────────┴┐ да
│ ┌────┤х >= d / 2├─┐ ┌───┤х <= 0,25z├──┐
│ │ └──────────┘ │ │ └──────────┘ │
│┌─┴─┐ │ ┌─┴──┐ ┌──┴┐
││ V │ │ │ IV │ │ I │
│└───┘ │ └────┘ └───┘
│ └────────────────────┐
┌────────────────────┴────────────────────────────────────────┐│
│ ______ ││
│ / d 1 ││
│тау = - R cos ТЭТА, b = \/-------, кси = d (------- - ctg пси)││
│ пси пси ││
│ 2tg --- 2tg --- ││
│ 2 2 ││
└────────────────────┬────────────────────────────────────────┘│
┌───────────┴──────────────┐ ┌──────────────────────┴─┐
│ 2 │ │ d│
│ b 2│ │сигма = х - z tg пси - -│
│хи = кси - -- (кси - тау) │ │ 2│
│ 2 │ └───────────┬────────────┘
│ х │ нет ┌─────┴────┐ да
└───────────┬──────────────┘ ┌─────┤сигма >= 0├────┐
нет ┌──┴────┐ да │ └──────────┘ │
┌─────┤хи >= 0├────────┐ ┌┴─┐ ┌──┴┐
│ └───────┘ │ │IV│ │III│
┌───────────┴─────────────────┐ ┌──┴─┐ └──┘ └───┘
│ _____ │ │II-б│
│v = (b тау - \/кси х) - b кси│ └────┘
└───────────┬─────────────────┘
нет ┌──┴───┐ да
┌──────┤v >= 0├──────┐
│ └──────┘ │
┌─┴──┐ ┌─┴──┐
│II-в│ │II-а│
└────┘ └────┘
Рис. П1.4. Случай короткофокусной антенны, пси < пи / 2
Приложение 2
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ППЭ ВБЛИЗИ ПАРАБОЛИЧЕСКОЙ АНТЕННЫ
С КРУГЛОЙ АПЕРТУРОЙ
Пример 1
Исходные данные и постановка задачи
Техническое средство - оборудование РРСП ПВ "Радуга-4" на
оконечной радиорелейной станции. Работают три радиоствола.
Мощность передатчика в каждом стволе 4 Вт. Используется антенна
АДЭ-5 с диаметром антенны 5 м, углом раскрыва зеркала 2пси =
0
210°, КНД - 43,5 дБ. Антенна находится на высоте 50 м. Частота -
3658,54 МГц.
Сравнить ППЭ в точках М и М с ПДУ ППЭ. Точка М расположена
1 2 1
в направлении на соседнюю станцию, ее высота над поверхностью
земли - 2 м, а удаление от основания мачты - 100 м. Точка М
2
расположена в азимутальном направлении 180° на расстоянии 2 м от
оси мачты на высоте 30 м. Постановка задачи иллюстрируется рис.
П2.1 (не приводится).
Решение
Расчет ППЭ в точке М
1
1. По алгоритму рис. П1.3 устанавливается принадлежность точки
М к области IV.
1
2. Находится расстояние R - "центр апертуры - точка М " и
М 1
угол ТЭТА :
М
_______________ _______________
/ 2 2 / 2 2
R = \/(Н - Н ) + ро = \/+ 100 = 110,92 м;
М А Т М
ТЭТА = arccos{[ро х cos фи х cos альфа - (Н - Н ) sin альфа] / R }.
М М А Т М
При фи = 0 и альфа = 0:
ТЭТА = arccos ро / R = arccos 100 / 110,92 = 25,63°.
М М М
3. Находится граничное расстояние R :
гр
2 2
R = 2d / лямбда = 2 х 5 / 0,082 = 609,76 м.
гр
4. Определяются координаты х и u:
х = R / R = 110,92 / 609,76 = 0,182,
М гр
u = (пи d sin ТЭТА ) / лямбда = (пи х 5 х sin 25,63°) / 0,082 = 82,89.
М
5. По таблице П1.1 определяется функция:
20lg F(х, u) = -52,16 дБ.
6. По графику рис. П1.1 определяется функция:
20lg[В(х) / х] = 13,22 дБ.
7. По формуле (2.8) рассчитывается:
2
Р лямбда В(х) 2 4
П = 10lg + 10lg D + 20lg ---- + 20lg F(u, х) + 3 = 10lg(12 х 0,082 / 5 ) + 43,5 + 13,22 - 52,16 + 3 = -31,33 дБ.
А 4 0 х
d
8. По графику рис. П4.2 (не приводится) определяется значение:
D = 10lg D = 2,396 дБ.
обл, дБ обл
9. По формуле (2.9) рассчитывается:
2 2
П = 10lg(Р / 4пи R ) + 10lg D + 10 = 10lg[12 / (4пи х 110,92 )] + 2,396 + 10 = -28,7 дБ.
обл М обл
10. По формуле (2.24) рассчитывается суммарная ППЭ в точке М
1
без учета дифракционной составляющей:
П /10 П /10
А, дБ обл, дБ -3,133 -2,87 -3
П = 10 + 10 = 10 + 10 = 2,084 х 10 мкВт/кв. см.
11. Дифракционная составляющая ППЭ рассчитывается по формулам
(2.28)...(2.38), при этом:
D = -0,0355 + i 0,0323, D = 0,113 - i 0,109,
1 2
Е = 0,0255 - i 0,0266, |Е | = 0,0368, |Е | = 0,
ТЭТА ТЭТА фи
-4
П = 3,602 х 10 мкВт/кв. см.
ТЭТА
12. Рассчитывается суммарная ППЭ в точке М с учетом
1
дифракционной составляющей:
-3 -4 -3
П = 2,084 х 10 + 3,602 х 10 = 2,44 х 10 мкВт/кв. см.
Вывод: ППЭ в точке М меньше ПДУ, равного 10 мкВт/кв. см.
1
Расчет ППЭ в точке М
2
1. Принимается, что:
_______________ ______________
/ 2 2 / 2 2
R = \/(Н - Н ) + ро = \/+ 2 = 20,09975 м,
М А Т М
ТЭТА = 95,7106°.
2. По алгоритму рис. П1.4 устанавливается принадлежность точки
М к области II-б. Учитывая, что зеркало антенны короткофокусное 2
2
пси > 180°, поле в точке М будет определяться только
0 2
дифракционной составляющей.
-2
3. По формуле (2.41) рассчитывается Е = -7,256 х 10 +
ТЭТА
-2
+ i 1,273 х 10 . При этом D = 0,114 - i 0,107 (формулы (2.28),
2
(2.32)), Е = 18,827 (формула (2.36)).
ТЭТА
4. Определяется ППЭ в точке М по формуле (2.38):
2
-3
П = 1,44 х 10 мкВт/кв. см.
Вывод: ППЭ в точке М меньше ПДУ, равного 10 мкВт/кв. см.
2
Пример 2
Исходные данные и постановка задачи
Техническое средство - ССП. Передатчик работает на длине волны
лямбда = 0,05 м. Мощность передатчика Р = 3 кВт. Используется
антенна Кассегрена с углом раскрыва 2пси = 180° и D = 50 дБ.
0 0
Диаметр апертуры d = 7 м. Высота центра апертуры над землей Н = 7
А
м. Направление максимального излучения составляет с плоскостью
горизонта угол альфа = 10°. Рассчитать ППЭ в точках М и N.
Исходные данные: Н = 2 м, фи = 5°, ро = 300 м, Н = 4 м, фи =
М М М N N
160°, ро = 20 м. Постановка задачи иллюстрируется рис. П2.2 (не
N
приводится).
Расчет ППЭ в точке М
1. Находится расстояние R и угол ТЭТА :
М М
_______________ ______________
/ 2 2 / 2 2
R = \/(Н - Н ) + ро = \/(+ 300 ~= 300 м;
М А М М
ТЭТА = arccos{[ро х cos фи х cos альфа - (Н - Н ) sin альфа] / R } =
М М М А М М
= arccos{[300 х cos 5° х cos 10° -х sin 10°] / 300} = 12°.
2. По алгоритму рис. П1.3 устанавливается принадлежность точки М к области I.
3. Находится граничное расстояние:
2 2
R = 2d / лямбда = 2 х 7 / 0,05 = 1960 м.
гр
4. Определяются координаты х и u в точке М:
х = R / R = 300 / 1960 = 0,153,
М гр
u = (пи d sin ТЭТА ) / лямбда = (пи х 7 х sin 12°) / 0,05 = 91,4.
М
5. По графику рис. П1.1 определяется функция:
20lg[В(х) / х] = 14 дБ.
6. По таблице П1.1 определяется функция:
20lg F(u, х) = -52,5 дБ.
7. По формуле (2.8) рассчитывается:
2
Р лямбда В(х) 2 4
П = 10lg + 10lg D + 20lg ---- + 20lg F(u, х) + 3 = 10lg(3000 х 0,05 / 7 ) + 50 +,5 + 3 = -10,5 дБ.
А 4 0 х
d
8. По графику рис. П1.2 определяется:
D = 10lg D = 3 дБ.
обл, дБ обл
9. По формуле (2.9) рассчитывается:
2 2
П = 10lg(Р / 4пи R ) + 10lg D + 10 = 10lg[3000 / (4пи х 300 )] + 3 + 10 = -12,8 дБ.
обл М обл
10. По формуле (2.24) рассчитывается суммарная ППЭ в точке М:
П /10 П /10
А, дБ обл, дБ -1,05 -1,28
П = 10 + 10 = 10 + 10 = 0,145 мкВт/кв. см.
Вывод: ППЭ в точке М меньше ПДУ, равного 10 мкВт/кв. см.
Расчет ППЭ в точке N
2.1. Находится расстояние R и угол ТЭТА :
N N
_______________ _____________
/ 2 2 / 2 2
R = \/(Н - Н ) + ро = \/(+ 20 ~= 20,224 м,
N А N N
ТЭТА = arccos{[ро х cos фи х cos альфа - (Н - Н ) х sin альфа] / R } =
N N N А N N
= arccos{[20 х cos 120° х cos 10° -х sin 10°] / 20,224} = 160,2095°.
2.2. По алгоритму рис. П1.4 устанавливается принадлежность точки N к области II-а (рис. 2.5), где ППЭ имеет только дифракционную компоненту.
2.3. Дифракционная компонента рассчитывается по формулам (2.28)...(2.38). Промежуточные результаты расчетов:
-3 -3
D = 9,137 х 10 - i х 9,077 х 10 , D = 0,0347 - i х 0,0346,
1 2
-3 -4
Е = 0,122 + i х 0,0136, |Е | = 0,1228, Е = 7,997 х 10 + i х 2,762 х 10 ,
ТЭТА ТЭТА фи
-3 -3 -5
|Е | = 8,0 х 10 , П = 4,028 х 10 мкВт/кв. см, П = 1,698 х 10 мкВт/кв. см.
фи ТЭТА фи
Окончательный результат - значение ППЭ в точке N:
-3
П = 4,045 х 10 мкВт/кв. см.
Пример 3
Исходные данные и постановка задачи
Рассчитать ППЭ вблизи технического средства, рассмотренного в
примере 2, если точка М (рис. П2.2) имеет координаты: фи = 0°,
М
ро = 3 м, Н = 7 м.
М М
Решение
1. Находится расстояние R и угол ТЭТА :
М М
_______________ ____________
/ 2 2 / 2 2
R = \/(Н - Н ) + ро = \/(+ 3 = 3 м;
М А М М
ТЭТА = arccos{[ро х cos фи х cos альфа - (Н - Н ) х sin альфа] / R };
М М М А М М
ТЭТА = arccos{[3 х cos 0° х cos 10° -х sin 10°] / 3} = 10°.
М
2. По алгоритму рис. П1.4 устанавливается принадлежность точки М к области V.
3. Находится граничное расстояние:
2 2
R = 2d / лямбда = 2 х 7 / 0,05 = 1960 м.
гр
4. Определяется координата х в точке М:
x = R / R = 3 / 1960 = 0,00153.
М гр
/\ лямбда 0,05
5. Определяется значение х = ------ = ----- = 0,001786.
4d 4 х 7
6. Определятся координата u:
u = (пи d sin ТЭТА ) / лямбда = (пи 7 sin 10°) / 0,05 = 76,37.
М
7. Вычисляется величина П по формуле (2.25):
S
2 2
П = 400Р / (пи d 0,65) = 400 х 3000 / (пи х 7 х 0,65) = 11992,8 мкВт/кв. см.
S
/\
8. Вычисляется апертурная составляющая П (х, u):
А
- по графику рис. П1.2 определяется функция:
20lg[В(х) / х] = 14,5 дБ;
- F(76,4; 0,00178) = 0;
/\
- по формуле (2.8) рассчитывается П (х, u):
А
2
/\ Р лямбда В(х) 2 4
П (х, u) = 10lg + 10lg D + 20lg ---- + 20lg F(u, х) + 3 = 10lg(3000 х 0,05 / 7 ) + 50 + 14,5 + 3 = 42,45 дБ.
А 4 0 х
d
9. По формуле (2.26) рассчитывается П (х, u) для х = 0,00153:
А
/\
П - П (х, u)
/\ S А /\
0,1[П (х, u) + -(х - х)] 40,,45
А /\ 0,1[42,45 + --- (0,00,00153)]
х 0,00178
П (х, u) = 10 = 10 = 16633,79 мкВт/кв. см.
А
10. По формуле (2.9) рассчитывается:
2 2
П = 10lg(Р / 4пи R ) + 10lg D + 10 = 10lg[3000 / (4пи х 3 )] + 3,2 + 10 = 27,437 дБ.
обл М обл
П = 540,93 мкВт/кв. см.
обл
11. Суммарное значение ППЭ в точке М:
П(х, u) = П (х, u) + П = 17174,72 мкВт/кв. см.
А обл
Вывод: ППЭ в точке N существенно превышает ПДУ, равный 10 мкВт/кв. см.
Приложение 3
СПРАВОЧНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА ППЭ ВБЛИЗИ
ПАРАБОЛИЧЕСКИХ АНТЕНН С КВАДРАТНОЙ И ПРЯМОУГОЛЬНОЙ
АПЕРТУРАМИ
1. Функция F(u, х) - квадратная апертура, u = 0...100
Таблица П3.1
u | Параметр х | ||||||||
0,005 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,04 | 0,05 | 0,1 | 0,15 | 1,0 | |
0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
2 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -0,71 | -1,89 | -5,60 |
4 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -0,21 | -2,73 | -5,90 | -13,3 |
6 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | -0,97 | -6,73 | -11,4 | -20,4 |
8 | 0 | 0 | -0,16 | -0,30 | -0,76 | -2,06 | -11,4 | -17,2 | -23,4 |
10 | 0 | 0 | -0,31 | -0,48 | -1,81 | -3,59 | -14,8 | -20,3 | -26,0 |
12 | 0 | 0 | -0,47 | -0,95 | -2,83 | -5,74 | -18,2 | -22,9 | -28,0 |
14 | 0 | 0 | -0,53 | -1,70 | -4,73 | -8,62 | -21,4 | -25,4 | -29,5 |
16 | 0 | -0,12 | -0,74 | -2,52 | -6,94 | -11,8 | -24,0 | -27,4 | -30,8 |
18 | 0 | -0,36 | -1,02 | -3,67 | -9,53 | -14,8 | -25,8 | -29,1 | -31,8 |
20 | 0 | -0,54 | -1,45 | -5,19 | -12,2 | -16,9 | -27,3 | -30,1 | -32,7 |
22 | 0 | -0,62 | -1,77 | -6,95 | -14,7 | -19,7 | -28,3 | -30,9 | -33,6 |
24 | 0 | -0,78 | -2,31 | -8,37 | -17,1 | -21,2 | -29,0 | -31,9 | -34,2 |
26 | 0 | -0,82 | -3,15 | -10,7 | -19,3 | -22,3 | -29,8 | -32,6 | -34,8 |
28 | 0 | -0,86 | -3,81 | -13,6 | -21,5 | -24,9 | -30,5 | -33,4 | -35,6 |
30 | 0 | -1,00 | -5,34 | -15,4 | -22,9 | -26,2 | -31,3 | -34,1 | -36,2 |
32 | -0,11 | -1,12 | -6,96 | -17,8 | -25,1 | -27,4 | -31,9 | -34,5 | -36,7 |
34 | -0,31 | -1,26 | -8,83 | -19,5 | -26,2 | -28,2 | -32,4 | -35,0 | -37,1 |
36 | -0,36 | -1,38 | -10,6 | -21,8 | -27,3 | -29,3 | -32,8 | -35,4 | -37,5 |
38 | -0,42 | -1,60 | -11,6 | -22,4 | -28,1 | -29,9 | -33,1 | -35,8 | -37,9 |
40 | -0,48 | -1,76 | -14,1 | -23,7 | -28,9 | -30,6 | -33,6 | -36,1 | -38,2 |
42 | -0,48 | -1,90 | -15,9 | -25,1 | -29,3 | -31,1 | -34,1 | -36,4 | -38,5 |
44 | -0,48 | -2,04 | -17,5 | -26,0 | -30,0 | -31,6 | -34,4 | -36,9 | -38,9 |
46 | -0,55 | -2,20 | -18,9 | -26,8 | -30,4 | -32 | -34,9 | -37,2 | -39,4 |
48 | -0,55 | -2,40 | -19,9 | -27,6 | -30,8 | -32,6 | -35,4 | -37,6 | -39,8 |
50 | -0,64 | -2,88 | -21,2 | -28,1 | -31,2 | -33,2 | -35,6 | -38,1 | -40,0 |
52 | -0,67 | -3,08 | -22,3 | -28,5 | -31,5 | -33,6 | -36,1 | -38,3 | -40,4 |
54 | -0,77 | -3,30 | -23,6 | -28,9 | -32,0 | -33,9 | -36,4 | -38,6 | -40,6 |
56 | -0,79 | -3,56 | -24,4 | -29,2 | -32,3 | -34,3 | -36,8 | -39,1 | -41,0 |
58 | -0,89 | -3,94 | -25,2 | -29,6 | -32,5 | -34,6 | -37,1 | -39,4 | -41,3 |
60 | -0,95 | -4,46 | -25,8 | -30,0 | -32,9 | -34,9 | -37,3 | -39,6 | -41,4 |
62 | -1,01 | -4,94 | -26,8 | -30,3 | -33,3 | -35,1 | -37,4 | -39,8 | -41,6 |
64 | -1,06 | -5,56 | -27,4 | -30,6 | -33,5 | -35,4 | -37,8 | -40,0 | -41,8 |
66 | -1,11 | -6,44 | -27,9 | -31,1 | -33,8 | -35,6 | -37,9 | -40,3 | -42,1 |
68 | -1,15 | -7,26 | -28,4 | -31,5 | -34,1 | -36,0 | -38,2 | -40,5 | -42,4 |
70 | -1,18 | -8,38 | -28,8 | -31,6 | -34,3 | -36,2 | -38,5 | -40,6 | -42,6 |
72 | -1,29 | -9,36 | -29,3 | -31,9 | -34,6 | -36,4 | -38,6 | -40,9 | -42,7 |
74 | -1,35 | -10,6 | -29,8 | -32,3 | -34,9 | -36,6 | -38,8 | -41,0 | -42,8 |
76 | -1,39 | -11,9 | -30,0 | -32,7 | -35,1 | -36,7 | -39,0 | -41,2 | -43,0 |
78 | -1,45 | -13,0 | -30,2 | -32,9 | -35,3 | -36,8 | -39,1 | -41,5 | -43,3 |
80 | -1,68 | -14,2 | -30,7 | -33,2 | -35,5 | -36,9 | -39,3 | -41,7 | -43,5 |
82 | -1,77 | -15,5 | -30,9 | -33,4 | -35,7 | -37,2 | -39,5 | -41,8 | -43,5 |
84 | -1,96 | -16,5 | -31,4 | -33,6 | -35,4 | -37,3 | -39,6 | -42,0 | -43,7 |
86 | -2,13 | -17,4 | -31,9 | -34,0 | -36,1 | -37,5 | -39,8 | -42,3 | -44,0 |
88 | -2,34 | -18,4 | -32,2 | -34,2 | -36,2 | -37,8 | -39,9 | -42,4 | -44,2 |
90 | -2,58 | -19,8 | -32,5 | -34,5 | -36,4 | -37,7 | -40,0 | -42,5 | -44,5 |
92 | -2,64 | -20,8 | -32,9 | -34,7 | -36,6 | -38,0 | -40,1 | -42,7 | -44,7 |
94 | -2,77 | -21,8 | -33,3 | -34,9 | -36,7 | -38,0 | -40,3 | -42,9 | -44,9 |
96 | -3,05 | -22,7 | -33,6 | -35,1 | -37,1 | -38,3 | -40,4 | -43,0 | -45,1 |
98 | -3,06 | -23,7 | -33,8 | -35,5 | -37,3 | -38,5 | -40,5 | -43,1 | -45,3 |
100 | -3,44 | -24,8 | -34,1 | -35,8 | -37,7 | -38,8 | -40,6 | -43,3 | -45,4 |
2. Функция F(u, х) - квадратная апертура, u = 100...760
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 |
