|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Để tính toán hiệu quả của ăng-ten trong mô phỏng máy tính. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Liên lạc vô tuyến dân dụng Bài viết mô tả so sánh một số phương pháp đánh giá hệ số hiệu suất (COP) của ăng ten và hệ thống ăng ten dựa trên kết quả mô phỏng máy tính điện từ, có xét đến tổn thất. Khả năng tính toán hiệu suất của ăng-ten bằng chương trình MMANA được hiển thị và mô tả chương trình tính toán hiệu suất dựa trên kết quả mô phỏng được đưa ra. Giới thiệu Mô hình máy tính cung cấp các cơ hội hữu ích để đánh giá hiệu quả của các ăng-ten hiện có và dự đoán hiệu quả của các ăng-ten đang được phát triển. Nếu các vật thể của môi trường gần ăng ten (giá đỡ, thanh giằng, mái nhà) tham gia vào quá trình bức xạ, thì có thể ước tính ảnh hưởng của các vật thể này, hay nói cách khác là hiệu quả của toàn bộ hệ thống ăng ten. Ước tính hiệu suất được đặc biệt quan tâm đối với ăng ten điện nhỏ (ESA) do khó đạt được hiệu suất cao ở kích thước sóng nhỏ (nghĩa là được biểu thị bằng phân số của bước sóng). Định nghĩa chung nhất về hiệu suất là tỷ số giữa công suất bức xạ P∑ với công suất kích thích PE trong chế độ truyền dẫn:
trong đó PL là tổn thất điện năng trong vật liệu của dây dẫn và chất điện môi của ăng ten. Xuất phát từ nguyên tắc tương hỗ mà ở chế độ thu, hiệu quả của ăng ten giống như ở chế độ phát. Một định nghĩa khác về hiệu suất (theo mạch tương đương) là tỷ số giữa điện trở bức xạ R∑, được giảm tới điểm kết nối ăng ten, với phần tích cực của trở kháng đầu vào (trở kháng) RA, là tổng của R∑ và tổn thất tương đương sức đề kháng RL:
Phương pháp tính toán hiệu quả trong mô phỏng 1. Sử dụng nguồn ổ đĩa và dữ liệu mất nguồn Công suất kích thích (công suất cung cấp cho ăng-ten) PE được tính toán dễ dàng từ kết quả mô phỏng:
trong đó lE là giá trị hiệu dụng (hiệu dụng) của dòng điện kích từ. Nếu biết dòng điện In và thành phần hoạt động Rn của trở kháng của tất cả các phân đoạn riêng lẻ của ăng ten, hãy tính tổn thất công suất
sau đó bạn có thể lấy công suất bức xạ là sự khác biệt giữa công suất kích thích và công suất tổn thất:
Hiệu quả được tính theo công thức (1). Phương pháp này ít được sử dụng để đánh giá hiệu suất thấp (vài phần trăm hoặc thấp hơn), đặc biệt khi sai số trong việc xác định công suất tổn hao và công suất kích thích lớn. Thường thu được các giá trị âm của P∑ và do đó đạt được hiệu quả (ví dụ: trong chương trình NEC2d). 2. Tính toán phân tích điện trở bức xạ hoặc xác định nó bằng cách phân tích mô hình của ăng ten lý tưởng mà không tính đến tổn thất Đối với các ăng-ten đơn giản, điện trở bức xạ có thể được tính bằng các công thức đã biết hoặc thu được bằng cách lập mô hình ăng-ten lý tưởng. Điều này tốt hơn là coi nó là sự khác biệt giữa các số rất gần thu được với sai số lớn. Hiệu quả được tính theo công thức (2). Cần lưu ý rằng trong một số trường hợp, sự phân bố dòng điện và do đó, khả năng chống bức xạ giảm phụ thuộc rất nhiều vào tổn thất và công thức (2) khi xác định R∑ bằng cách mô hình hóa một cấu trúc lý tưởng có thể mang lại hiệu quả với sai số lớn (đối với dụ, một hiệu quả lớn hơn đơn vị sẽ thu được). Ví dụ, điều này xảy ra khi lập mô hình một lưỡng cực có độ dài bằng một bước sóng. 3. So sánh giá trị khuếch đại cực đại của anten thực và anten không suy hao giống nhau về cấu tạo Độ lợi cực đại của anten, như đã biết, có liên quan đến hệ số định hướng cực đại (DFA) Dmax thông qua hiệu suất:
Từ đây, hiệu quả thu được trực tiếp nếu có sự chắc chắn rằng hình dạng của dạng bức xạ (RP) mà không tính đến suy hao giống với hình dạng của RP của ăng ten thực. Giá trị thu được là kết quả của việc mô hình hóa một ăng-ten lý tưởng với hiệu suất đơn vị (η = 1). Khi xác định hiệu suất từ quan hệ (6), Gmax và Dmax phải được biểu thị bằng đơn vị tương đối, không phải bằng decibel. Để chuyển từ decibel sang tỷ lệ của các đại lượng đang được xem xét, các công thức được sử dụng
Bạn cũng có thể tìm trực tiếp giá trị hiệu quả từ kết quả phân tích tính bằng decibel:
Nếu hệ thống ăng-ten chứa các dây có đường kính khác nhau đáng kể hoặc từ các vật liệu khác nhau, thì dạng bức xạ của ăng-ten suy hao và không suy hao có thể khác nhau rõ rệt về hình dạng và phương pháp này cũng dẫn đến sai số. 4. Sử dụng số liệu về công suất đầu vào và xác định công suất bức xạ bằng phương pháp vectơ Poynting Phương pháp tốt nhất và phổ biến nhất để tính công suất bức xạ của bất kỳ ăng ten nào là phương pháp véc tơ Poynting [1]. Xem xét chế độ hoạt động của ăng-ten trong không gian trống (Hình 1).
Vectơ Poynting P, như bạn đã biết, là tích vectơ của các vectơ thành phần điện E và từ H của trường điện từ
Phương của nó tại mỗi điểm M của vùng xa trùng với phương bức xạ của sóng vô tuyến điện và giá trị của nó Trên một mặt cầu có bán kính R, trong vùng lân cận của điểm M, chúng tôi chọn ra một khu vực được giới hạn bởi các bước tăng nhỏ ΔΘ và Δφ (Hình 1). Diện tích của nó được xác định từ biểu thức
Công suất bức xạ qua tấm đệm này
Bằng cách chia toàn bộ quả cầu thành một số lượng đủ lớn các vùng nhỏ và tính tổng công suất bức xạ qua tất cả các vùng, người ta có thể thu được giá trị rất gần với công suất bức xạ của ăng ten qua toàn bộ bề mặt hình cầu:
Ở đây M là số bước dọc theo tọa độ φ; N là số bước dọc theo tọa độ Θ. Nếu chúng ta thực hiện các bước tương tự A theo độ theo Θ và φ, thì chúng ta nhận được М = 360/Δ và N = 180/Δ. Đối với không gian trống, giá trị bán kính R của bề mặt này không thành vấn đề. Sau khi tính toán công suất cung cấp cho ăng-ten theo công thức (3), chúng ta thu được hiệu suất tức là (1). Nhược điểm của phương pháp này là trong điều kiện thực tế, kết quả phụ thuộc vào tổn thất trong môi trường lan truyền. Trong mô hình hóa, điều này có thể được khắc phục bằng cách sử dụng không gian trống hoặc điều kiện mặt đất lý tưởng. Lưu ý rằng đối với một trái đất lý tưởng, không cần xem xét toàn bộ hình cầu mà chỉ cần xem xét bán cầu trên và N = 90/Δ. Đặc điểm của tính toán hiệu quả dựa trên kết quả của chương trình MMANA Tính theo đoạn. 2 và 3 là có thể với các đặt trước ở trên trực tiếp từ kết quả phân tích ăng ten suy hao và ăng ten suy hao. Điều kiện duy nhất: chế độ không gian trống hoặc vùng đất lý tưởng. MMANA không cho phép bạn hiển thị trở kháng của từng phân đoạn để phân tích. Điều này làm cho đường dẫn đầu tiên (mục 1), có nhược điểm nghiêm trọng, không thể truy cập được. Các giá trị cường độ trường xa cũng không được hiển thị, giá trị này có thể được sử dụng để tính toán công suất bức xạ bằng phương pháp vectơ Poynting. Các bảng kết quả đưa ra mức tăng tính bằng decibel GA(Θ, φ) (dBi) theo một hướng nhất định đối với một ăng-ten nhất định so với bộ bức xạ đẳng hướng lý tưởng ở cùng công suất đầu vào. Tuy nhiên, điều này vẫn đủ để xác định hiệu quả. Và thậm chí theo một thuật toán đơn giản hơn theo (12), (3), (1):
Ở đây và bên dưới, các giá trị của GA (Θ, φ) phải ở các đơn vị tương đối:
Phù hợp với thuật toán (13), một chương trình đã được biên soạn để tính toán hiệu quả của ăng-ten. Chương trình tính toán hiệu suất ăng-ten Chương trình tính toán hiệu suất ăng-ten dựa trên kết quả phân tích trong chương trình MMANA được viết bằng Turbo Basic và có sẵn trên trang web của tạp chí Radio. Tệp kpdmm.exe được đặt trong bất kỳ thư mục nào và chạy trên MS DOS hoặc MS Windows mà không cần bất kỳ cài đặt đặc biệt nào. Chương trình sử dụng một tệp có dạng name.csv, tệp này được tạo bởi chương trình MMANA bằng cách chọn "Bảng góc/cốt thép" từ menu "Tệp". Hiệu quả có thể được tính toán sau khi phân tích ở chế độ không gian trống hoặc ở chế độ mặt đất lý tưởng. Các bước cho góc phương vị và góc thiên đỉnh được đặt giống nhau. Chương trình chỉ cung cấp hai giá trị bước khả thi: 2° hoặc 10°. Đối với các tính toán ước tính, nên sử dụng bước 10° và để tính toán chính xác, nên sử dụng bước 2°. (Việc giảm bước tiếp theo trong trường hợp chương trình MMANA không dẫn đến cải thiện đáng kể về độ chính xác, nhưng nó đòi hỏi một lượng lớn bộ nhớ và làm chậm đáng kể quá trình tính toán.) Bảng 1 cho thấy các giá trị bắt buộc của các góc ban đầu , bước và số bước ở các góc cho cả bốn tình huống có thể xảy ra.
Ngay sau khi khởi chạy, chương trình sẽ nhắc bạn chọn ngôn ngữ làm việc của đoạn hội thoại: tiếng Nga (mã hóa DOS 866) hoặc tiếng Anh. Sau đó, bạn cần chỉ định chế độ phân tích ăng-ten được thực hiện trong MMANA (không gian trống hoặc mặt đất lý tưởng). Chỉ báo chế độ không chính xác, cùng với việc nhập dữ liệu vào bảng không chính xác, có thể không được chương trình phát hiện và dẫn đến lỗi đáng kể trong việc tính toán hiệu quả. Sau đó nhập tên của tệp chứa bảng "Góc/cốt thép". Tên tệp phải chứa không quá tám ký tự không có ký tự Cyrillic. Nếu tệp không có trong thư mục làm việc, bạn phải chỉ định đường dẫn đến tệp đó. Chương trình phát hiện các tệp được chỉ định sai, cũng như các lỗi khi nhập dữ liệu ban đầu (sự không nhất quán của dữ liệu trong Bảng 1) và đưa ra các nhận xét thích hợp. Nếu không tìm thấy tệp hoặc đường dẫn của nó, một thông báo sẽ hiển thị. Nếu đầu vào thành công, sau khi xử lý tệp, kết quả tính toán hiệu suất theo đơn vị tương đối và theo phần trăm được hiển thị. So sánh và đánh giá các phương pháp tính toán hiệu quả sau khi mô phỏng bằng chương trình MMANA Bảng 2 cho thấy kết quả tính toán hiệu suất sử dụng các phương pháp đã thảo luận ở trên đối với một số mẫu ăng-ten từ kho lưu trữ MMANA được làm bằng vật liệu không tổn hao, chất dẫn điện tốt và sắt.
Mô hình 1 có hình dạng và mẫu phân phối hiện tại có khả năng chịu tổn thất. Do đó, kết quả tính toán hiệu quả theo tất cả các phương pháp thực tế trùng khớp. Đối với mô hình 2, chúng tôi chỉ có sự khác biệt đáng chú ý đối với sắt theo phương pháp đầu tiên. Lý do là sự thay đổi đáng kể trong dòng điện trong dây nơi nguồn kích thích được bật. Mô hình thứ ba, trái ngược với mô hình ban đầu, có độ dày của bộ rung thụ động nhỏ hơn 10 lần. Điều này ảnh hưởng lớn đến cả sự phân bố dòng điện và mô hình bức xạ, đặc biệt là trong trường hợp của sắt. Do đó, có sự sai lệch đáng kể về kết quả của hai phương pháp đầu tiên so với phương pháp thứ ba. Mô hình định hướng của mô hình thứ 4 hóa ra bị răng cưa mạnh dưới tác động của trái đất lý tưởng, do đó, có sự khác biệt ngay cả giữa kết quả của chương trình thu được với các bước góc khác nhau. Đáng tin cậy nhất là kết quả thu được từ chương trình với bước 2°. Trong số các phương pháp khác, phương pháp thứ 2 (bằng cách khuếch đại) cung cấp một lỗi nhỏ hơn. AGT - thử nghiệm hội tụ mô phỏng Nếu bạn sử dụng chương trình được đề xuất để tính toán hiệu suất của ăng-ten mà không bị tổn thất, thì kết quả sẽ càng gần với sự thống nhất, thì mô hình hình học của cấu trúc dây càng được thực hiện thành công. Điều này đặc biệt áp dụng cho phân đoạn, mô hình hóa các dây có khoảng cách gần nhau, các khung nhỏ và các kết nối dây có góc nhọn. Phép thử này được gọi là phép thử AGT (Thử nghiệm mức tăng trung bình) hoặc APG (Mức tăng công suất trung bình) về sự hội tụ của phân tích theo mức tăng trung bình. Chất lượng của mô hình nên được coi là không đạt yêu cầu nếu kết quả nằm ngoài giới hạn 0,95 ... 1,05. Chất lượng mô phỏng càng tốt thì kết quả càng gần với sự thống nhất. Tuy nhiên, có thể xảy ra trường hợp kết quả thử nghiệm chính xác là một và mô hình không thành công. AGT - xác minh là cần thiết nhưng không đủ. Một dấu hiệu tốt về sự hội tụ và ổn định của mô hình là sự phụ thuộc yếu của các tham số mô hình vào việc tăng số đoạn (cải thiện độ chính xác của mô phỏng). Nếu thử nghiệm AGT có sẵn trong chương trình được áp dụng cho kiểu ăng-ten suy hao, kết quả sẽ là hiệu suất của ăng-ten. Đặc biệt, khả năng như vậy có sẵn trong chương trình NEC2d, trong đó hệ số hiệu quả cũng được tính riêng theo phương pháp (5) với tất cả các nhược điểm của nó. Tính toán hiệu quả có tính đến ảnh hưởng của trái đất và môi trường Tính toán hiệu suất của ăng-ten trên mặt đất lý tưởng rất hữu ích khi hệ thống ăng-ten ở rất gần mặt đất hoặc bề mặt khác, chẳng hạn như bề mặt dẫn điện, bề mặt này có ảnh hưởng đáng kể đến sự phân bố dòng điện qua dây dẫn và mô hình bức xạ . Ở chế độ "Mặt đất lý tưởng", chương trình có thể xử lý các tệp thu được trong điều kiện mặt đất thực tế. Kết quả của quá trình xử lý sẽ là giá trị hiệu suất được tính toán có tính đến tổn thất không chỉ ở bản thân ăng-ten mà còn khi phản xạ từ bề mặt không lý tưởng. Do đó, trong thông báo "Mặt bằng hoàn hảo (?)" có một dấu chấm hỏi cảnh báo về một lỗi có thể xảy ra mà chương trình không thể phát hiện. Việc tính toán hiệu suất trên mặt đất thực sẽ chỉ cho kết quả chính xác hơn hoặc ít hơn đối với các chương trình có tính đến ảnh hưởng của mặt đất đối với trở kháng đầu vào (điều này không được thực hiện bởi các chương trình M IN IN EC và các dẫn xuất của nó). Việc tính toán hiệu quả có tính đến môi trường chỉ có thể thực hiện được trong điều kiện mô hình điện từ thích hợp (có tính đến các đặc tính của vật liệu) của các vật thể nằm trong trường gần của ăng ten. Khó khăn có thể phát sinh khi không thể đặt các tham số vật liệu khác nhau cho các dây khác nhau (chẳng hạn như trong chương trình MMANA). Vấn đề này có thể được giải quyết một phần bằng cách chỉ định đường kính dây nhỏ hơn (hoặc lớn hơn) nhiều. Kết luận Các vấn đề được thảo luận trong bài viết không ảnh hưởng đến tổn thất trong đường dây trung chuyển và thiết bị phù hợp. Hiệu suất của toàn bộ thiết bị nạp ăng-ten là tích của hiệu suất ăng-ten và hiệu suất của đường trung chuyển với thiết bị phù hợp. Việc áp dụng phương pháp được mô tả không giới hạn trong các chương trình này. Các lỗi trong việc xác định hiệu quả bằng phương pháp vectơ Poynting có liên quan đến chất lượng của mô phỏng, cũng như việc làm tròn dữ liệu trong tệp cho trường xa. Đáng tiếc là dữ liệu đầu ra sau khi mô phỏng bằng chương trình MMANA không chính xác lắm. Hy vọng rằng trong các phiên bản mới của chương trình MMANA, thiếu sót này sẽ được loại bỏ và các nhà phát triển chương trình mô hình hóa ăng-ten mới sẽ không quên đưa việc xác định hiệu quả vào các nhiệm vụ cần giải quyết, có tính đến các mong muốn được trình bày ở đây. Văn chương
Các tác giả: A. Grechikhin, I. Karetnikova, D. Proskuryakov, Nizhny Novgorod
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Máy in laser màu rẻ nhất thế giới ▪ Bầy máy bay không người lái chống lại lực lượng phòng không ▪ ARCHOS ra mắt máy nghe nhạc siêu nhỏ gọn với ổ cứng 3 GB
▪ phần của trang web Nguồn điện. Lựa chọn các bài viết ▪ Bài văn Đôn Kihôtê. biểu thức phổ biến ▪ bài báo Ai đã yêu cầu chôn tro cốt của họ trong hộp Pringles? đáp án chi tiết ▪ bài viết Máy trộn thịt. Hướng dẫn tiêu chuẩn về bảo hộ lao động ▪ bài viết Tính toán vòng báo cháy. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết tục ngữ và câu nói Udmurt. Lựa chọn lớn
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
(3)
đại diện cho mật độ thông lượng năng lượng bức xạ (W/m2) tại một khoảng cách nhất định (R) theo một hướng nhất định (Θ, φ). Ở đây Z0 = 120π (Ohm) là trở kháng sóng của không gian tự do; E(Θ, φ, R) - cường độ (V/m) của thành phần điện trường tại một điểm cho trước.
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này