Способ определения статистических характеристик излучения антенны

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Соеетсиик

Социалист ическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61)Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 030381 (21) 3254516/18-09 (341М. Кд.з

Н 01 Q 9/00 С 01 К 29/00 с присоединением заявки М— (23) Приоритет

Государственный комитет

СССР ио делам изобретений и открытий

Опубликовано 070?.83. Бюллетень М 5

{53) УДК 621. 396. .674(088.8) Дата опубликования описания 070283 (72) Авторы изобретения

l0.T.Âîëîâèê, И.Н.Гвоздев, Н.Г.Фите

/ р %.

/.Л (,, ° „

;! -".; y !.. 1 - : 1.!

E!

Ъ (71) Заявитель (5 4) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТАТИСТИЧЕСКИХ

ХАРАКТЕРИСТИК ИЗЛУЧЕНИЯ АНТЕННЫ

Изобретение относится к технике измерений параметров антенн и в частности может быть использовано при определении статистических характеристик диаграмм направленности.

К статистическим характеристикам излучения антенны относятся коэффициент заполнения (Кз) диаграммы направленности (ДН) и интегральная

Функция распределения вероятности по всем уровням коэффициента направленного действия (КНД) - КЗ(ф . Под коэффициентом заполнения понимают вероятность того, что при равновероятной ориентации антенны в пределах заданного телесного углай.означение

КНД(Д)в направлении на корреспондента будет больше,или равно наперед заданной величине КНД -. До. Величина

До может выбираться в пределах от 0до Д „ Дм „с- значение КНД в направлений максимума излучения. Из определения очевидно, что численно К определяется отношением телесного угла

Ro, в пределах которого выполняется 25 условие Л Ло, к полному телесному углу@, в пределах которого может находиться линия. радиосвязи, т.е.

" (î)= с1 I Ð ") 30

Если вычислить КЗ по всем уровням

;КНД от 0 до Д, до получим данные для построения интегральной функции распределения вероятности.

Известен способ определения коэф

Фициента направленного действия антены, включающий определение диаграммы направленности антенны н изготов-. ление из пластической массы Физичес кой модели объемной ДН в сферической системе координат с последующим вьтчислением КНД как отношения куба максимальной длины радиуса-вектора физической модели к кубу длины радиуса шара, изгоуовленного из того же материала, что и модель, или как отно- шение веса шара с радиусом, равным длине максимального радиуса-вектора физической модели, к весу модели(1) ., Данный способ прост в реализации, требует малых трудозатрат и позволяет с приемлемой для практики точностью определять значение КНД антенны в направлении максимума излучения. Недостатком способа является то, что при его использовании практически невозможно исследовать статистические характеристики направленности. Это связано со сложностью в определе995171 нии телесного угла, в пределах которого выполняется условие Д > Д„.

Кроме того, в случае сложной интерференционной структуры ДН определение статистических характеристик практически невозможно. 5

Цель изобретения — упрощение и ускорение процесса исследования статистических характеристик направленных свойств антенн °

Для этого в способе определения 10 статистических характеристик излучения антенны по имеющимся теоретически рассчитанным или экспериментально снятым ДН выполняют физическую модель объемной нормированной

ДН в прямоугольной. картографической системе координат, наносят на ней линии равных уровней, и помещают в наполненный жидкостью сосуд, после чего сливают жидкость и последовательно фиксируют ее объем между каждыми двумя соседними линиями уровней

ДН, а затем вычисляют статистические характеристики направленности по Формулам

Къ Ч Чо (> a„c « 6 макс=(1 Х Ч„l (ИЧ0)j

Ф где К - вероятность превышения от- ЗО носительного уровня коэффициента направленного действия, соответствующая i-й линии уровня диаграммы на правленности; 35

Ч и 7. вЂ, соответственно объем сосуда, 0 ограниченный плоскостями, проходящими через i-ю и (i-1 -ю линии уровней диаграмми направленности, и объем залитой между этими уровнями жидкости °

Д./Д вЂ” относительный уровень коэффи + циента направленного действия соответствующий i-й ли- .

45 нии уровня;

Д - величина коэффициента направленного действия в направлении максимума излучения, gh — высота интервала между i-й и(1-1-й линиями уровней;

1,2,3,... n-1, n — порядковый номер лийий уровня;

n — общее число нанесенных линий уровня.

Аналогичный эффект может быть полу-55 чен при наливании в сосуд жидкости и фиксации объема залитой жидкости. указанная последовательность действий поз.воляет с минимальными матери-60 альными и временными затратами получить статистические характеристики излучения исследуемой антенны с высокой точностью окончательных резуль-. татов. 65

На Фиг. 1 изображена физическая модель объемной ДН в прямоугольной .картографической системе координат; на фиг. 2 - элемент физической модеди объемной ДН, Обоснованность предлагаемого спо-. соба объясняется. следующим.

Если выразить элемент поверхности единичной сферы в сферической системе координат а «МиЕаЩЮ, (2) то можно вместо вычисления простран- ственных углов перейти к определе- нию поверхности на условной сфере единичного радиуса. Тогда формула (1) приобретает вид ) F(ÅÐ)éèÅ eà÷

У S F (6,v)siv838clf

9 Дт здесь+,Е и g>, g определяют соответственйо границы углового сектора, в котором выполняется условие. Д ) Д,: и границы углового сектора, в пределах которого вероятна ориентация линии радиосвязи.

F +(9, Р) — нормированная характеристика направлейности по мощности.

Если ориентация подвижного объекта равновероятна в любом направлении, что имеет место в большинстве случаев подвижной радиосвязи, то @у = 4® и следовательно выражение для К приобретает вид .K (Zз)=ф " (QЛ) . (4) . о о

В случае прямоугольных координат элемент поверхности единичной сферы определяется выражением а«а;а„, «i и формулы (3), (4) можно записать .следующим образом:

Х

"оа %л. г

7, (цч)ах„м, К(1 )=" чя, Че г (б)

) " (6,М)ЯХ Иэ

ХФ „УВЕ, 4a Qoг

К.(Э.)« 1 $ F- (e,ЧИХ„а, <7)

Х 0 0 где х,у - декартовы координаты, определяющие пределы изменения углов 9, 9 <>„хЧД 0, Ъог Фзл 9и. Ъяр Ь г координаты, определяющие соответственно границы, в пределах которых выполняется условие Д 7г,"„, и в пределах которых вероятна ориентация линии радиосвязи.

Таким образом, задача вычисления

К3 на любом уровне Д 0 сводится к определению. площади поверхности единич5

99.5171. Формула изобретения где К ъ

Ч VO. 4 откуда

Д. /Л 5 э с з

><= " " мькс n) ной .сферы, опирающейся на пространственный угол Я., в пределах кото рого выполняется условие Д 7i Д„.

Если физическая модель (фнг. 1) объемной нормированной ДН 1 по мощ-. ности выполнена в прямоугольной кар- 5 тографической системе- координат с нанесенными иа ней линйямн 2 равных. уровней, помещена в сосуд 3 и залита. водой до i-й линии уровня 4, то пло щадь сечения ДН но -уровню залитой жидкости Sä„.определяет числитель

"формулы (7) . В случае, если над но верхностью жидкости выступает не. /. сколько лепестков ДН„ то искомая площадь будет определяться суммой. площадей сечений всех лепестков . ,на линии уровня залитой жидкости. С другой стороны, полагая, что площадь . сечений ДН i-й и i -1-й линиях уровней одииаковы,и равны фц(фиг; 2) (последнее тем.более справедливо, чем чаще нанесены линии уровней ДН), можно записать, что объем, -занимае- .. мый моделью между i-м и i-1-м уров-. нями Уд„- равен

V>,=-g:а,(S) где.hh — высота между i-й и i-1-й линиями уровней.

При известном объеме залитой жидкости между i-й и i-1-й линиями - ЗО уровней U; и известном общем объеме сосуда между любыми двумя смежными линиями уровней V = ЬЬЯо=hha Ь =

const имеем

S ". (И учитывая, что вся поверхность

* .единичной сферы в прямоугольной системе координат равна в данном случае площади поперечного сечения сосуда имеем о- "о-% 4

О 1 о1.4 4 vo) Ио "о о .. 45

Значение КНД в направлении макси .мума излучения определяется отношением объема сосуда:на уровне наивысшей точки модели ДН-„%„V = nV к„ объему занимаемому моделью пЧо-> Ч;, 50 здесь n - общее число нанесеняьиГ-"

j линий уровней ДН, т.е. 1.11 . 55

Изготовленная объемйая модель яв-ляется моделью нормированной ДН по мощности, следовательно линии 2 равных уровней (фиг. 1) соответствуют относительному значению КНД на соответствующем уровне, т.е .

1 1 J МОКС

Например -, .если Д,„„= 10 и общее число нанесенных уровйей n = 10, то на уровне пятой линии (1=5) относительное значение КНД имеет. величину

Д /Д „с =Ь 0,1 = 0,5, а абсолютное значение КНД на этом уровне Д

= 5 ° 0 1 ° 10 =. 5.

Предлагаемый способ определения статистических характеристик излучения антенны позволяет с минимальными материальными и временными затратами определить требуемые статистические параметры антени. При этом, способ позволяет с требуемой для практики точностью исследовать параметры бортовых антенн, установленных -на неориентированных подвижных объектах, что, s свою очередь, дает воэможность. дать объективную численную оценку энергетического потенциала радиолииии при установке радиостанций на подвижных объектах.

Способ=определения статистических характеристик излучения антенны, включающий. определение диаграммы направленности антенны-и изготовление физической модели объемной диа- . граммы иапр вленйосги, о т л и ч а юшийся †.тем, что ; с целью упрощения и ускорения процесса исследования статистических характеристик направленных свойств антенны, выполняют физическую модель объемной нормированной .диаграммы. направленности в прямоугольной картографической системе координат, наносят на ней линии равных уровней, помещают в наполненный жидкостью сосуд, после че- . го сливают жидкость и последовательно фиксируют ее объем между каждыми двумя соседними линиями уровней диаграммы направленности, а затем вычисляют статистические характеристики по формулам к = s-ч„ ч,;

01 Ь макс = < 6 i и мыс= = „ ; t0+o))Г, вероятность превыаения относительного уровня коэффици, ента направленного действия, соответствующая i-й линии уровня диаграммы направпенности; соответственно объем сосуда, ограниченный плоскостями, .проходящими через i-ю и (i-I)-ю линии уровней диаграммы направленности, и. объем залитой между этими уровнями жидкости; относительный уровень коэффициента направленного дей. 995171 вйщ идкоиш;

ВНИИПИ Закаэ 656/38 Тираж 588 Подписное

1 филиал ППП "Патент.",r.Óàãîðîä,óë.Ïðîåíòèàê,4 ствия, соответствующий i-й линии уровня

Д - величина коэффициента на" правленного действия в направлении максимума излучения;

ah - высота интервала между 1-й и (i-1)-й линиями уровней

1,2,3,...,n-1, n - порядко» вый номер линий уровней; л - общее число нанесенных линий уровней.

Источники информации, 5 принятые во внимание при экспертиэе

1. Авторское свидетельство СССР

В146796,кл..G 01 R 29/00,1961(прототип) .