Исследование поля элементарного электрического и магнитного излучателей, изучение их поляризационных свойств

               Цель работы: исследовать поля элементарного электрического и магнитного излучателей, изучить их поляризационные свойства.

Предварительные расчёты

1). Определить ближнюю и дальнюю зоны элементарного излучателя при частоте электромагнитных колебаний 400 и 3000 МГц.

Для ближней зоны  т.к.  а частота 400 МГц () то .

При измерениях удобно взять

Для дальней зоны  т.к.  а частота 3000 МГц () то .

При измерениях удобно взять

2). Рассчитать и построить график зависимости составляющей E_θ от расстояния r для поля в ближней зоне диполя при частоте излучаемых колебаний 400 МГц ().

В ближней зоне 

Примем E_θ от r=1см единице.

3). Рассчитать и построить график зависимости составляющей E_θ от расстояния r для поля в дальней зоне диполя при частоте излучаемых колебаний 3000 МГц ().

В дальней зоне 

Примем E_θ от r=10см единице.

4). Рассчитать и построить диаграмму направленности элементарного электрического излучателя в экваториальной и меридиональной плоскостях.

В экваториальной плоскости (плоскости вектора H) нормированная ДН имеет вид окружности т.к. нет зависимости от угла φ.

В меридиональной плоскости (плоскости вектора E) нормированная ДН имеет вид двух окружности (sinθ в полярных координатах).

 

5). Рассчитать сопротивление излучения диполя на частоте 3000 МГц.

Учитывая, что среда, окружающая излучатель – воздух (), рассчитаем сопротивление излучения диполя   l=19мм.

6). Рассчитать напряжённость электрического и магнитного поля на расстоянии 1м от диполя при θ=90º, полагая, что излучаемая мощность равна 1Вт.

 отсюда

       

7). Рассчитать и построить диаграмму направленности электрического излучателя, расположенного параллельно металлической плоскости на расстоянии λ/4 от неё.

 

Учитывая, что металлический экран ограничивает область

8). Рассчитать и построить диаграмму направленности элементарного магнитного излучателя экваториальной и меридиональной плоскостях. Сравнить с диаграммой направленности элементарного электрического излучателя.

Для элементарного электрического излучателя

                      

По принципу перестановочной двойственности получим выражения для элементарного излучателя.

             

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 (sinθ в полярных координатах)

Экспериментальные данные:

Для ближней зоны.

r	1	1,5	2	2,5	3	3,5	4
E2	0,55	0,08	0,02	0,015	0,006	0,001	0,001
E	1	0,38	0,19	0,17	0,1	0,04	0,04

Для дальней зоны.

r	10	12	14	16	18	20	22
E2	30	23	16	14	9	7	6,5
E	1	0,86	0,73	0,68	0,55	0,48	0,47

Диаграмма направленности ЭЭИ в меридиональной плоскости.

θ	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
E2	0	5	11	20	14	3	0	4	16	22	9	4
F	0	0,48	0,7	0,95	0,79	0,37	0	0,43	0,85	1	0,64	0,43

Диаграмма направленности ЭЭИ в экваториальной плоскости.

φ	0	30	60	90	120	150	180	210	240	270	300	330
E2	0,95	0,81	0,87	0,77	0,84	0,77	0,87	0,95	0,84	0,84	0,87	0,92
F	1	0,92	0,96	0,9	0,94	0,9	0,96	1	0,94	0,94	0,96	0,98

Диаграмма направленности ЭЭИ в меридиональной плоскости при наличии экрана.

θ	0	15	30	45	60	75	90	120	150	170
E2	0	0,1	5	14	30	32	40	31	4	0,2
F	0	0,05	0,35	0,59	0,86	0,89	1	0,88	0,32	0,07

Диаграмма направленности ЭМИ в меридиональной плоскости.

θ	0	15	30	45	60	75	90	120	150	170
E2	0	4	12	19	30	32	40	31	15	1
F	0	0,32	0,55	0,69	0,87	0,89	1	0,88	0,61	0,16

Диаграмма направленности ЭМИ в экваториальной плоскости.

φ	15	30	45	60	75	90	120	150	170
E2	35	36	35	40	35	33	34	38	36
F	0,94	0,95	0,94	1	0,94	0,91	0,92	0,97	0,95

Вывод: В ближней зоне напряженность электрического поля убывает пропорционально r³, в дальней зоне - пропорционально r. Были замерены диаграммы направленности для ЭЭИ и ЭМИ. Для ЭЭИ в меридиональной плоскости ДН игольчатая и имеет вид двух окружностей, что соответствует sin в полярных координатах. Максимальные значения ДН достигает при 90° и 270°. При 0° и 180° излучения нет, следовательно ЭЭИ не излучает вдоль своей оси. ДН не зависит от угла φ, поэтому в экваториальной плоскости ДН изотропная и имеет вид окружности. ДН для ЭМИ совпадает с ДН для ЭЭИ. При установленном металлическом экране ДН ЭЭИ в меридиональной плоскости имеет один лепесток, который уже, чем лепесток для случая без металлического экрана. ДН соответствует sin² в полярных координатах от 0° до 180°.

Министерство Образования Российской Федерации

Владимирский Государственный Университет

Кафедра РТ и РС

Лабораторная работа №2

«Элементарные излучатели»

Выполнил:

студент группы РТ-105

Недошивин С. А.

Принял: Дементьев В.К.

Владимир 2007г.