Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лабораторная работа - Исследование электромагнитных полей элементарных излучателей. В-23 - файл ЛР 2.doc


Лабораторная работа - Исследование электромагнитных полей элементарных излучателей. В-23
скачать (162.2 kb.)

Доступные файлы (1):

ЛР 2.doc618kb.04.02.2010 16:07скачать

содержание
Загрузка...

ЛР 2.doc

Реклама MarketGid:
Загрузка...
Федеральное агентство связи
Сибирский Государственный Университет Телекоммуникаций и Информатики
Межрегиональный центр переподготовки специалистов

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2



дисциплина «Электромагнитные поля и волны»

Выполнил:

Группа:

Проверил:.

Новосибирск, 2010


Лабораторная работа №2

Исследование электромагнитных полей элементарных излучателей

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Исследование диаграммы направленности элементарных электрического и магнитного излучателей.

^ ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ.

Лабораторная установка (рисунок 1) состоит из генератора сигналов 1, излучающих антенн с горизонтальной (2) и вертикальной (3) поляризациями. При исследовании элементарного электрического излучателя используется в режиме передачи горизонтальный симметричный вибратор (2), при исследовании элементарного магнитного излучателя используется штырь (3). В режиме приема используются элементарные электрический и магнитный излучатели (4), (5).

Из принципа взаимности следует, что направленные свойства антенны останутся одинаковыми в режиме приема или передачи. Излученная энергия принимается исследуемыми элементарными электрическим и магнитным излучателями, которые поворачиваются в плоскости перпендикулярной своей оси. При снятии диаграммы направленности отсчет угла поворота ведется по лимбу. Наведенная в исследуемом излучателе ЭДС поступает на индикатор (6), (7). В цепи исследуемых излучателей включены детекторы, вольтамперную характеристику которых при небольших уровнях сигнала можно считать квадратичной, поэтому индикаторы фиксируют показания пропорциональные мощности сигнала. Для того, чтобы получить зависимость амплитуды напряженности поля от угла поворота, т.е. диаграмму направленности по напряженности поля, необходимо извлечь корень квадратный из показаний индикатора. Величина, пропорциональная напряженности поля, измеряется в относительных единицах. За единицу принимаются максимальные показания индикатора.



1. Генератор сигналов
2. Передающая антенна с горизонтальной поляризацией
3. Передающая антенна с вертикальной поляризацией
4. Элементарный электрический излучатель
5. Элементарный магнитный излучатель
6. Резонансный частотомер с детектором
7. Индикатор

Рисунок 1 - Структурная схема лабораторной установки

^ ЗАДАНИЕ ДЛЯ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО РАСЧЕТА.

1) Элементарный электрический излучатель возбуждён током, амплитуда которого I, а частота f МГц. Определить амплитуды напряженностей элект-рического и магнитного полей в точке, расположенной на расстоянии r [ км ] от него, под углами q 1, q 2, q 3, q 4. Длина излучателя ℓ [ cм ], (см. табл. 1), среда, в которой находится элементарный электрический излучатель, — вакуум.

(e а = e 0 = 8,85 * 10-12 [ Ф / м ], m а = m 0 = 4 *10-7 [Гн / м])

2)Используя принцип перестановочной двойственности, определить амплитуды напряженностей электрического и магнитного полей для элементарного магнитного излучателя, при заданных размерах S, где S – площадь витка (рамки).

Таблица 1

Последняя цифра пароля

3

Вариант

1

2

3

Частота [МГц]

350

450

500

Амплитуда

тока I [ A]

1,2

2,2

1,4

Расстояние

r [ км]

1,2

1,4

1,6

Длина излу-чателя ℓ[см]

16

12

11

q 10

35

30

40

q 20

65

60

70

q 30

95

90

100

q 40

145

155

130

S [ см2]

256

144

121

№ варианта слушатель выбирает самостоятельно.
^ Результаты предварительного расчета.

Исходные данные вариант № 3.1:

f = 350 МГц; I = 1,2 А; S = 256 см2

r = 1,2 км; l = 16 см;

q1 = 35о ; q2 = 65о;

q3 = 95о; q4 = 145о;
^ 1. Определим амплитуду напряженностей электрического и магнитного полей в точке, расположенной на расстоянии r [ км ] от него, под углами q 1, q 2, q 3, q 4.
Для начала найдем длину волны:




Критерием для ближней и дальней зоны является величина kr. Если, то это ближняя зона, если kr > > 1, то это дальняя зона; где k=2π/λ – волновое число. Так как r>>λ, то точка наблюдения находится в дальней зоне.

Тогда, мгновенные значения составляющих электромагнитного поля будут иметь вид (6[4]):



Комплексные амплитуды соответственно:

- азимутальная составляющая,

- меридиальная составляющая.
Отсюда, амплитуды полей равны:
- для q1 = 35о





- для q2 = 65о





- для q3 = 95о





- для q4 = 145о




^ 2. Определим амплитуду напряженностей электрического и магнитного полей для элементарного магнитного излучателя, при заданных размерах S.
Принцип перестановочной двойственности заключается в замене в уравнениях Максвелла электрических величин на магнитные по правилам( из табл.№3[3]):



Для элементарного магнитного излучателя поля, после соответствующей замены, имеют вид(15[3]):

- для q1 = 35о



Е = ZH, где Z – сопротивление среды, равное Zc= ,
- для q2 = 65о



- для q3 = 95о





- для q4 = 145о




^ Диаграммой направленности называют зависимость нормированной амплитуды напряженности поля излучателя в дальней зоне от направления (т.е. от угловых сферических координат  и ) при постоянном расстоянии от излучателя (т.е. при r = const):

,

где: Еmmax, Нmmax – максимальное амплитудное значение Еm() и Нm(), соответственно.



Вывод: Результаты работы показали, элементарный электрический вибратор по своей сути представляет электрический колеблющийся диполь. Малой длины l излучателя по сравнению с длиной волны , что позволяет рассматривать его как точечный источник электромагнитных волн. Составляющие электромагнитного поля электрического излучателя зависят от расстояния r. Вследствие этого зона излучения делится на дальнюю и ближнюю. При дальней зоне r >> следовательно kr >> l . Фаза составляющих электромагнитного поля излучателя зависит как от времени t, так и от расстояния r. При ближней зоне расстояние r меньше длины излучаемой волны r <<. Ближнее электромагнитное поле не участвует в процессе излучения и имеет характер квазистационарного поля. Векторы и лежат перпендикулярно к направлению распространения r т.к. зависящая от угловых сферических координат q и φ находятся в фазе и взаимно перпендикулярны друг к другу.

Список литературы:

1. Техническая электродинамика. В.И.Вольман, Ю.В.Пименов. Связь, М.:1971.

2. Техническая электродинамика. О.И.Фальковский. Связь, М.:1978.

3. Методические указания к лабораторным работам, СибГУТИ,
Новосибирск, 1999.
4. Электромагнитные поля и волны. Методические указания к контрольной работе. Новосибирск 2001.


Скачать файл (162.2 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации