Характеристики точкових випромінювачів радіохвиль

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторна робота

Проеткування телекомунікаційних систем та мереж `2020/21

Тема: Характеристики точкових випромінювачів радіохвиль

Студент: Бесараб Богдан Володимирович ТРРА-11

Викладач Павликевич М.Й.

Тема: Характеристики точкових випромінювачів радіохвиль

Мета: Вивчення характеристик точкових випромінювачів радіохвиль.

Експеримент 1. Для першого експерименту об`єктом дослідження є - точковий ізотропний випромінювач.

Для ізотропного необхідно встановити для випромінювача довільні, але різні значеннявідносних амплітуд складових електричного поля і значення фазового зсуву між ними та обчислити вектор Джонса для поля випромінення.

1) Обчисліть розподіл амплітуди електричного поля в точках спостереження, розташованих на поверхні сфери радіусом 100 л, в залежності від кутових координат и і ц сферичної координатної системи. Отримайте просторовий (3D) графік - діаграму напрямності (ДН) випромінювача, також її двовимірні перерізи - залежність від кута и при ц=0 і залежність від кута ц при и=90°.

Як видно з 3D моделі наший рисунок має вигляд сфери.

Радіус поширення є однаковими у всіх напрямках і поперечний переріз випромінення у формі круга.

Вкажіть орієнтацію умовної осі випромінювача у глобальні координатній системі (за замовчуванням - вздовж ості z).

Обчисліть параметри і побудуйте графік поляризаційного еліпса на підставі вектора Джонса для поля випромінення, отриманого на підготовчому етапі.

Дослідіть, чи і як змінюються параметри поляризаційного еліпса у різних точках спостереження, розміщених на сфері постійного радіусу. Для цього вкажіть декілька пар значень кутів и і ц для точок спостереження D (наприклад, и=0o, 30o, 60o, 90o; ц=00, 450,900), для кожної пари обчисліть параметри і графік поляризаційного еліпса у точці спостереження і порівняйте результати з результатами у п.2) цього експерименту.

При зміні кутових координат точок спостереження и і ц можна спостергіати що форма поляризаційного еліпса не змінюється. Це пов`язано з тим, що ізотропний випромінювач випромінює у всіх строни однаково як, тобто кут не має значення.

Експеримент 2.1. Наступний об`єкт дослідження - електричний диполь Герца. електричний поле випромінювач поляризаційний

Обчисліть розподіл амплітуди електричного поля в точках спостереження, розташованих на поверхні сфери радіусом 100 л, в залежності від кутових координат и і ц сферичної координатної системи. Отримайте просторовий (3D) графік - діаграму напрямності (ДН) випромінювача, також її двовимірні перерізи - залежність від кута и при ц=0 і залежність від кута ц при и=90°.

3D модель має вигляд тороїда.

На вертикальному перерізі можна побачити, що потужність є максимальною відносно перпендикуляра осі на якій знаходиться диполь Герца і найменша потужність вздовж його осі. На горизонтальному перерізу видно що випромінення до осі диполя герца є однаквим у всіх напрямках.

Експеримент 2.2. Дослідження поляризаційних властивостей випроміненого поля.

Дослідіть, чи і як змінюються параметри поляризаційного еліпса у різних точках спостереження, розміщених на сфері постійного радіусу. Для цього вкажіть декілька пар значень кутів и і ц для точок спостереження D, для кожної пари обчисліть параметри і графік поляризаційного еліпса у точці спостереження і порівняйте отриманий результат з іншими результатами у цього експерименту.

Як видно з есперименту лише для значення и=0 поляризація завжди нульова, оскільки диполь Герца не випромінює електромагнітну хвилю у напрямку осі. При зміні всіх інших параметрів поляризація буде лінійною.

3. Об'єкт дослідження - елемент Гюйгенса.

Експеримент 3.1. Дослідження діаграми напрямності випромінювача.

Обчисліть розподіл амплітуди електричного поля в точках спостереження, розташованих на поверхні сфери радіусом 100 л, в залежності від кутових координат и і ц сферичної координатної системи. Отримайте просторовий (3D) графік - діаграму напрямності (ДН) випромінювача, також її двовимірні перерізи - залежність від кута и при ц=0 і залежність від кута ц при и=90°.

Вертикальний графік потужності випромінювання електромагнітної енергії як видно з 3D моделі має форму кардіоїди, тобто потужність випромінювання є максимальною у напрямку випромінювання і мінімальною - близькою до нуля в протилежному напрямку.

На горизонтальному перерізі видно, що випромінення електромагнітної енергії у всіх перпендикулярних напрямках до напрямку випромінення є рівномірною

Потужність на вертикальному перерізі спрямована в напрямку нуля.

Експеримент 3.2. Дослідження поляризаційних властивостей випроміненого поля.

1) Обчисліть параметри і побудуйте графік поляризаційного еліпса на підставі вектора

Джонса для поля падаючої хвилі, отриманого на підготовчому етапі.

Дослідіть, чи і як змінюються параметри поляризаційного еліпса у різних точках спостереження, розміщених на сфері постійного радіусу. Для цього вкажіть декілька пар значень кутів и і ц для точок спостереження D, для кожної пари обчисліть параметри і графік поляризаційного еліпса у точці спостереження і порівняйте результати з результатами у п.1 цього експерименту. Примітка: Рекомендовано використати регулярну сітку кутових координат.

При зміні точок спостереження лінійна поляризація змінюється. Якщо б одна з точок дорівнює нулю поляризація буде проходити вдовж осі Edhs1. При зміні на 90 градусів двох точок спостереження поляризація буде проходити вздовж нуля відносно осі Edhs0. Можна зробити висновок, що при зміні точок спостереження поляризація змінюється але вона є сталою.

Висновок

В даній лабораторній роботі було дослідженні діаграми спрямованості та поляризації еліпсів при різних точках спостереження для ізотропного випромінювача, Диполя Герца та відповідсно елемента Гюгенса.

Для ізотропного випромінювача 3D модель має вигляд сфери. Радіус поширення є однаковими у всіх напрямках і поперезний переріз випромінення у формі круга.

Для Диполя Герца судячи з вертикального перерізу можна побачити, що потужність є максимальною відносно перпендикуляра осі на якій знаходиться диполь Герца і найменша потужність вздовж його осі. На горизонтальному перерізу видно що випромінення до осі диполя герца є однаквим у всіх напрямках. Поляризація лише для значення и=0 завжди нульова, оскільки диполь Герца не випромінює електромагнітну хвилю у напрямку осі. При зміні всіх інших параметрів поляризація буде лінійною

Для елемент Гюгенса діаграма спромованості має форму кардіоїди, тобто потужність випромінювання є максимальною у напрямку випромінювання і мінімальною - близькою до нуля в протилежному напрямку. Поляризація змінюється але залишається лінійною

Размещено на Allbest.ru