Поля элементарного электрического и магнитного излучателей, изучение их поляризационных свойств, страница 2

1.3. Измерение диаграммы направленности электрического излучателя в меридиональной плоскости (расстояние между излучателями около 15 см).

1.4. Измерение диаграммы направленности электрического излучателя в экваториальной плоскости (установить вертикальный передающий излучатель, изменить ориентацию приемного диполя, расстояние между излучателями около 15 см).

1.5. Измерение диаграммы направленности передающего излучателя с экраном в меридиональной плоскости (установить горизонтальный передающий излучатель, установить металлический экран с опорами параллельно передающему излучателю на расстоянии четверти длины волны от него [25 мм]).

2. Исследование ЭМИ

2.1. Измерение диаграммы направленности в экваториальной плоскости (частота 3000 МГц, излучающая щель расположена вертикально).

2.2. Измерение диаграммы направленности в меридиональной плоскости (частота 3000 МГц, излучающая щель расположена горизонтально).

Теоретическая часть.

1.  Для исследования зависимости  составляющей Е_θ от расстояния r в ближней и дальней зонах оценим область изменения r. В ближней зоне область r выбирается из условия  Учитывая, что   и  (что соответствует ), получим  В дальней зоне область r выбирается из условия . Учитывая, что   и  (что соответствует ), получим

2.  Построим график зависимости составляющей Е_θ от расстояния r в ближней зоне диполя (). Зависимость удобно строить в нормированном виде, приняв напряженность поля при r = 1 см за единицу.

,

где  – ток, протекающий по диполю, – длина диполя, ,  

3.  Построим график зависимости составляющей Е_θ от расстояния r в дальней зоне диполя (). Зависимость удобно строить в нормированном виде, приняв напряженность поля при r = 10 см за единицу.

,

где  – ток, протекающий по диполю, – длина диполя, ,

4.  Построим диаграммы направленности ЭЭИ в экваториальной и меридиональной плоскостях. Диаграммы направленности строятся в полярной системе координат. Для построения удобно взять нормированную диаграмму:

В экваториальной плоскости (плоскости поля Н) нормированная диаграмма имеет вид окружности, т. к. составляющие поля от угла не зависят.

В меридиональной плоскости (плоскости поля Е) диаграмма направленности имеет вид двух окружностей ( в полярных координатах).

5.  Учитывая, что среда, окружающая излучатель – воздух (), рассчитаем сопротивление излучения диполя на частоте 3000 МГц.

6.  Зная, что  рассчитаем напряженность электрического и магнитного полей. Расчет  производится исходя из формул:

 а  выражается из формулы .

Выразим ,.

Получим ,

7.  Диаграмма направленности электрического вибратора с экраном в меридиональной плоскости строится, исходя из аналитического выражения:

Здесь – расстояние между вибратором и металлическим экраном.

Диаграмма измеряется в плоскости при расстоянии . Тогда

При этом металлический экран ограничивает область излучения

8.  Получив выражения для составляющих поля магнитного вибратора в дальней зоне (используя принцип перестановочной двойственности):

,

построим диаграммы направленности ЭМИ в экваториальной и меридиональной плоскостях.

Также как и для ЭЭИ, в экваториальной плоскости нормированная диаграмма имеет вид окружности, т. к. составляющие поля от угла не зависят.

В меридиональной плоскости диаграмма направленности имеет вид двух окружностей ( в полярных координатах):

Вывод: В ходе лабораторной работы убедились, что ДН  в ближней зоне обратно пропорциональна кубу r, a дальней зоне – r. Также убедились, что ЭЭИ не излучает в направлении своей оси, в меридиональной плоскости  нормированная диаграмма направленности описывается формулой  и не зависит от . В экваториальной плоскости ДН имеет форму окружности.

При установке металлического экрана наблюдали излучение только с одной стороны.

Графики диаграммы направленности у ЭМИ строили с применением щелевого излучателя. Их форма также как и у ЭЭИ в меридиональной плоскости – , в экваториальной – окружность.