www.diagram.com.ua
www.diagram.com.ua

Русский: Русская версия English: English version

Translate it!

+ Поиск по всему сайту
+ Поиск по журналам
+ Поиск по статьям сайта
+ Поиск по каталогу схем
+ Поиск по схемам СССР
+ Поиск по Библиотеке

ВСЕ СТАТЬИ А-Я

БЕСПЛАТНАЯ БИБЛИОТЕКА
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ
СПРАВОЧНИК
АРХИВ СТАТЕЙ

НОВОСТИ НАУКИ И ТЕХНИКИ, НОВИНКИ ЭЛЕКТРОНИКИ

ФОРУМЫ
ВАШИ ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ
ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ
ОТЗЫВЫ О САЙТЕ

КАРТА САЙТА

Бесплатная техническая библиотека РАЗДЕЛЫ БЕСПЛАТНОЙ ТЕХНИЧЕСКОЙ БИБЛИОТЕКИ:
Архив и лента новостей
Книги и сборники
Технические журналы
Архив статей и поиск
Схемы и сервис-мануалы
Электронные справочники
Русские инструкции
Радиоэлектронные и электротехнические устройства

СКАЧАЙТЕ БЕСПЛАТНО:

ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Автомобильные электронные устройства
Аккумуляторы, зарядные устройства
Акустические системы
Альтернативные источники энергии
Антенны
Антенны КВ
Антенны телевизионные
Антенны УКВ
Антенные усилители
Аудио и видеонаблюдение
Аудиотехника
Блоки питания
Бытовая электроника
Бытовые электроприборы
Видеотехника
ВЧ усилители мощности
Галогенные лампы
Генераторы, гетеродины
Гирлянды
Гражданская радиосвязь
Детекторы напряженности поля
Дозиметры
Дом, приусадебное хозяйство, хобби
Зажигание автомобиля
Заземление и зануление
Зарядные устройства, аккумуляторы, батарейки
Защита электроаппаратуры
Звонки и аудио-имитаторы
Измерения, настройка, согласование антенн
Измерительная техника
Индикаторы, датчики, детекторы
Инструмент электрика
Инфракрасная техника
Кварцевые фильтры
Компьютерные интерфейсы
Компьютерные устройства
Компьютерный модинг
Компьютеры
Личная безопасность
Люминесцентные лампы
Медицина
Металлоискатели
Микроконтроллеры
Микрофоны, радиомикрофоны
Мобильная связь
Модернизация радиостанций
Модуляторы
Молниезащита
Музыканту
Начинающему радиолюбителю
Ограничители сигнала, компрессоры
Освещение
Освещение. Схемы управления
Охрана и безопасность
Охрана и сигнализация автомобиля
Охрана и сигнализация через мобильную связь
Охранные устройства и сигнализация объектов
Переговорные устройства
Передатчики
Передача данных
Предварительные усилители
Преобразователи напряжения, выпрямители, инверторы
Применение микросхем
Пускорегулирующие аппараты люминесцентных ламп
Работа с CAD-программами
Радиолюбительские расчеты
Радиолюбителю-конструктору
Радиоприем
Радиостанции портативные
Радиостанции, трансиверы
Радиоуправление
Разная бытовая электроника
Разные компьютерные устройства
Разные узлы радиолюбительской техники
Разные устройства гражданской радиосвязи
Разные электронные устройства
Разные электроустройства
Регуляторы мощности, термометры, термостабилизаторы
Регуляторы тембра, громкости
Регуляторы тока, напряжения, мощности
Сварочное оборудование
Светодиоды
Синтезаторы частоты
Смесители, преобразователи частоты
Спидометры и тахометры
Справочник электрика
Справочные материалы
Стабилизаторы напряжения
Студенту на заметку
Телевидение
Телефония
Теория антенн
Техника QRP
Технологии радиолюбителя
Технология антенн
Трансвертеры
Узлы радиолюбительской техники
Усилители мощности
Усилители мощности автомобильные
Усилители мощности ламповые
Усилители мощности транзисторные
Усилители низкой частоты
Устройства защитного отключения
Фильтры и согласующие устройства
Цветомузыкальные установки
Цифровая техника
Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки
Электрику
Электрику. ПТЭ
Электрику. ПУЭ
Электрические схемы автомобилей
Электрические счетчики
Электричество для начинающих
Электробезопасность, пожаробезопасность
Электродвигатели
Электромонтажные работы
Электронный впрыск топлива
Электропитание
Электроснабжение
Электротехнические материалы

СТАТЬИ БЕСПЛАТНО:
Батарейки и аккумуляторы
Большая энциклопедия для детей и взрослых
Биографии великих ученых
Важнейшие научные открытия
Детская научная лаборатория
Должностные инструкции
Домашняя мастерская
Жизнь замечательных физиков
Заводские технологии на дому - простые рецепты
Инструменты и механизмы для сельского хозяйства
Искусство аудио
Искусство видео
История техники, технологии, предметов вокруг нас
И тут появился изобретатель
Конспекты лекций, шпаргалки
Личный транспорт: наземный, водный, воздушный
Любителям путешествовать - советы туристу
Мобильные телефоны
Моделирование
Опыты по физике
Опыты по химии
Нормативная документация по охране труда
Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД)
Основы первой медицинской помощи (ОПМП)
Охрана труда
Параметры, аналоги, маркировка радиодеталей
Радио - начинающим
Секреты ремонта
Советы радиолюбителям
Строителю, домашнему мастеру
Справочная информация
Типовые инструкции по охране труда (ТОИ)
Функциональный состав импортных ТВ
Функциональный состав, пульты, шасси, эквиваленты импортных телевизоров
Чудеса природы. Увлекательное путешествие вокруг земного шара
Шпионские штучки
Электрик в доме
Эффектные фокусы и их разгадки

ЖУРНАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Блокнот Радиоаматора
Домашний компьютер
Домашний ПК
КВ журнал
КВ и УКВ
Квант
Компьютерра
Конструктор
Левша
Моделист-конструктор
М-Хобби
Наука и жизнь
Новости электроники
Новый Радиоежегодник
Популярная механика
Радио
Радио Телевизия Електроника
Радиоаматор
Радиодело
Радиодизайн
Радиокомпоненты
Радиоконструктор
Радиолюбитель
Радиомир
Радиосхема
Радиохобби
Ремонт и сервис
Ремонт электронной техники
Сам
Сервисный центр
Силовые машины
Схемотехника
Техника - молодежи
Химия и жизнь
ЭКиС
Электрик
Электроника
Юный техник
Юный техник для умелых рук
Я - электрик
A Radio. Prakticka Elektronika
Amaterske Radio
Chip
Circuit Cellar
Electronique et Loisirs
Electronique Pratique
Elektor Electronics
Elektronika dla Wszystkich
Elektronika Praktyczna
Everyday Practical Electronics
Evil Genius
Funkamateur
Nuts And Volts
QEX
QST
Radiotechnika Evkonyve
Servo
Stereophile

КНИГИ СЕРИЙНЫЕ БЕСПЛАТНО:
Библиотека по автоматике
Библиотека электромонтера
Библиотечка Квант
Библиотечка электротехника
Знай и умей
Массовая радиобиблиотека

КНИГИ ПО РАДИОТЕХНИКЕ И ЭЛЕКТРОНИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автомобиль
Аппаратура СВЧ
Запись и воспроизведение звука
Ламповая аппаратура
Начинающему радиолюбителю
Охрана и безопасность
Радиолокация, навигация
Радиотехнические технологии
Радиоуправление, моделизм
Робототехника
Схемотехника
Теоретическая электроника, радиотехника
Усилители
Цифровая обработка сигналов
Электроника в быту
Электроника в медицине
Электроника в науке
Электроника для музыканта

КНИГИ ПО РЕМОНТУ БЕСПЛАТНО:
Ремонт аудиотехники
Ремонт бытовая техники
Ремонт видеотехники
Ремонт телевизоров ламповых
Ремонт телевизоров полупроводниковых
Ремонт мониторов
Ремонт оргтехники
Ремонт радиоприемников
Ремонт телефонов и факсов
Спутниковое телевидение
Теория телевидения
Теория ремонта электроники

КНИГИ ПО ИЗМЕРЕНИЯМ БЕСПЛАТНО:
Измерения и метрология
Измерительная аппаратура
Измерительная техника. Схемы и описания

КНИГИ ПО СВЯЗИ БЕСПЛАТНО:
Антенны
Аппаратура любительской радиосвязи
Линии связи, передача данных
Мобильные телефоны
Теория и практика радиосвязи

КНИГИ ПО ЭЛЕКТРИКЕ БЕСПЛАТНО:
Автоматика, автоматизация, управление
Аккумуляторы, элементы питания, зарядные устройства
Альтернативные источники энергии
Источники питания, стабилизаторы, преобразователи
Молниезащита
Осветительная аппаратура
Охрана труда, электробезопасность, пожаробезопасность
Релейная защита
Сварка, сварочное оборудование
Теория электротехники
Устройства телемеханики
Электрику, электромонтажнику, электромеханику
Электрические сети, воздушные и кабельные линии
Электродвигатели
Электрооборудование
Электропривод
Электростанции, подстанции
Электротехнические справочники
Энергетика, электроснабжение

СБОРНИКИ БЕСПЛАТНО:
В помощь радиолюбителю
Радиоаматор-лучшее
Радиоежегодник

СПРАВОЧНИКИ БЕСПЛАТНО:
Зарубежные микросхемы и транзисторы
Измерительная техника. Схемы и описания
Медицинская аппаратура
Механизмы импортной аудио и видеоаппаратуры
Прошивки зарубежной аппаратуры
Пульты ДУ импортных телевизоров
Радиокомпоненты Atmel
Радиокомпоненты Cirrus Logic
Радиокомпоненты Maxim
Радиокомпоненты Microchip
Радиокомпоненты Mitsubishi
Радиокомпоненты Motorola
Радиокомпоненты National Semiconductor
Радиокомпоненты Panasonic
Радиокомпоненты Philips
Радиокомпоненты Rohm
Радиокомпоненты Samsung
Радиокомпоненты Sharp
Радиокомпоненты Sony
Радиокомпоненты Toshiba
Соответствие моделей и шасси телевизоров
Строчные трансформаторы HR
Строчные трансформаторы Konig

СХЕМЫ И СЕРВИС-МАНУАЛЫ БЕСПЛАТНО:
Бытовая техника Beko
Бытовая техника Braun
Бытовая техника Candy
Бытовая техника Elenberg
Бытовая техника Elica
Бытовая техника Gorenje
Бытовая техника Hansa
Бытовая техника Merloni
Бытовая техника SEB
Бытовая техника Snaige
Бытовая техника Stinol
Бытовая техника Universal
Бытовая техника Whirpool

Зарубежные DVD-плееры
Зарубежные автомагнитолы
Зарубежная аудиоаппаратура
Зарубежные видеокамеры
Зарубежные видеомагнитофоны и видеоплееры
Зарубежные мониторы
Зарубежные моноблоки
Зарубежные телевизоры
Зарубежные телефоны
Зарубежные факсы

Мобильники Benq-Siemens
Мобильники Eastcom
Мобильники Ericsson
Мобильники Fly Bird
Мобильники LG
Мобильники Maxon
Мобильники Mitsubishi
Мобильники Motorola
Мобильники Nokia
Мобильники Panasonic
Мобильники Pantech
Мобильники Samsung
Мобильники Sharp
Мобильники Siemens
Мобильники Sony-Ericsson
Мобильники TCL
Мобильники Voxtel

Отечественные телевизоры
Отечественная аудиоаппаратура

Справочники по вхождению в режим сервиса

Схемы блоков питания импортных телевизоров и видеотехники

Телевизоры Avest
Телевизоры Beko
Телевизоры, аудио, видеотехника Elenberg, Cameron, Cortland
Телевизоры Erisson
Телевизоры Rainford
Телевизоры Roadstar
Телевизоры Rolsen
Телевизоры Vestel
Телевизоры Витязь
Телевизоры Горизонт
Телевизоры Рекорд
Телевизоры Рубин

Станки металлообрабатывающие
Электроинструмент Bocsh
Электроинструмент Makita

БЕСПЛАТНЫЙ АРХИВ СТАТЕЙ
(150000 статей в Архиве)

АЛФАВИТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ СТАТЕЙ:
Библиотечка Квант указатель
Библиотека по автоматике указатель
Библиотека электромонтера указатель
Библиотечка электротехника указатель
Блокнот Радиоаматора указатель
В помощь радиолюбителю указатель
Знай и умей указатель
Массовая радиобиблиотека указатель
КВ и УКВ указатель
КВ журнал указатель
Квант указатель
Конструктор указатель
Моделист-конструктор указатель
Наука и жизнь указатель
Новости электроники указатель
Новый Радиоежегодник указатель
Популярная механика указатель
Радио указатель
Радиоаматор указатель
Радиоаматор-лучшее указатель
Радиоежегодник указатель
Радиодело указатель
Радиодизайн указатель
Радиокомпоненты указатель
Радиоконструктор указатель
Радиолюбитель указатель
Радиомир указатель
Радиосхема указатель
Радиохобби указатель
Ремонт и сервис указатель
Ремонт электронной техники указатель
Сам указатель
Сервисный центр указатель
Силовая электроника указатель
Схемотехника указатель
Техника - молодежи указатель
Химия и жизнь указатель
ЭКиС (Электронные компоненты и системы) указатель
Электрик указатель
Электроника указатель
Юный техник указатель
Я - электрик указатель

СПРАВОЧНИК БЕСПЛАТНО

ПАРАМЕТРЫ РАДИОДЕТАЛЕЙ БЕСПЛАТНО

ДАТАШИТЫ БЕСПЛАТНО

ПРОШИВКИ БЕСПЛАТНО

РУССКИЕ ИНСТРУКЦИИ БЕСПЛАТНО


Стол заказов СТОЛ ЗАКАЗОВ:

СХЕМЫ ПОД ЗАКАЗ:
Импортные DVD
Импортные автоаудио
Импортные аудио
Импортные видеокамеры
Импортные видеомагнитофоны
Импортные кондиционеры
Импортные мониторы
Импортные моноблоки
Импортные проекторы
Импортные СВЧ-печи
Импортная спутниковая аппаратура
Импортные стиральные машины
Импортные телевизоры
Импортные телефоны
Импортные факсы
Импортные фотоаппараты
Импортные холодильники

Отечественные автоаудио
Отечественные видеомагнитофоны
Отечественные магнитофоны
Отечественные мониторы
Отечественные приборы
Отечественные радиолы
Отечественные радиоприемники
Отечественные усилители
Отечественные цветные телевизоры
Отечественные черно-белые телевизоры
Отечественные электрофоны


Бонусы БОНУСЫ:

НА ДОСУГЕ:
Интерактивные флеш-игры
Игры он-лайн
Ваши истории
Знаете ли Вы, что...
Зрительные иллюзии
Веселые задачки
Каталог Вивасан
Палиндромы
Сборка кубика Рубика

ИСТОРИИ ИЗ ЖИЗНИ

ССЫЛКИ

ДОБАВИТЬ В ЗАКЛАДКИ

Оставить отзыв о сайте

ДИАГРАММА
© 2000-2017

Дизайн и поддержка:
Александр Кузнецов

Техническое обеспечение:
Михаил Булах

Программирование:
Данил Мончукин

Маркетинг:
Татьяна Анастасьева

Перевод:
Наталья Кузнецова

Контакты

При использовании материалов сайта обязательна ссылка на http://www.diagram.com.ua

сделано в Украине
сделано в Украине

Диаграмма. Бесплатная техническая библиотека

Бесплатная техническая библиотека Бесплатная техническая библиотека Как скачивать файлы с сайта? Как скачивать файлы с сайта? Добавить в закладки, оставить отзывДобавить в закладки, оставить отзыв

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники. Большая подборка статей со схемами, иллюстрациями, комментариями Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Бесплатная библиотека / Схемы радиоэлектронных и электротехнических устройств

К расчету КПД антенн при компьютерном моделировании

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Гражданская радиосвязь

Комментарии к статье Комментарии к статье

В статье приводится сравнительная характеристика некоторых подходов к оценке коэффициента полезного действия (КПД) антенн и антенных систем по результатам электромагнитного компьютерного моделирования с учетом потерь. Показаны возможности расчета КПД антенны с помощью программы MMANA и приведено описание программы для расчета КПД по результатам моделирования.

Введение

Компьютерное моделирование предоставляет полезные возможности оценки КПД действующих антенн и предсказания КПД разрабатываемых антенн. Если в процессе излучения участвуют предметы ближнего окружения антенны (опоры, оттяжки, крыша), то можно оценить влияние и этих предметов, иными словами, КПД всей антенной системы. Оценка КПД представляет особый интерес для электрически малых антенн (ЭМА) ввиду трудностей получения высокой эффективности при малых волновых (т. е. выраженных в долях длины волны) размерах

Самое общее определение КПД - это отношение мощности излучения P∑ к мощности возбуждения РE в режиме передачи:

где PL - мощность потерь в материалах проводников и диэлектриков антенны. Из принципа взаимности следует, что в режиме приема КПД антенны такой же, как в режиме передачи.

Другое определение КПД (по цепному эквиваленту) - это отношение сопротивления излучения R∑, приведенного к месту подключения антенны, к активной части входного импеданса (полного сопротивления) RA, представляющей собой сумму R∑ и эквивалентного сопротивления потерь RL:

Способы расчета КПД при моделировании

1. Использование данных о мощности возбуждения и мощности потерь

Мощность возбуждения (подводимая к антенне мощность) РЕ легко вычисляется по результатам моделирования:

(3)

где lE - действующее (эффективное) значение тока возбуждения.

Если, зная токи In и активные составляющие Rn импедансов всех отдельных сегментов антенны, вычислить мощность потерь

то можно получить мощность излучения как разность между мощностью возбуждения и мощностью потерь:

Расчет КПД производится по формуле (1).

Способ малопригоден для оценки низких КПД (единицы процентов и меньше), особенно когда велики погрешности определения мощности потерь и мощности возбуждения. Часто получаются отрицательные значения P∑ и, следовательно, КПД (например, в программе NEC2d).

2. Аналитический расчет сопротивления излучения или его определение анализом модели идеальной антенны без учета потерь

Для несложных антенн сопротивление излучения можно рассчитать по известным формулам или получить в результате моделирования идеальной антенны. Это лучше, чем иметь его как разность очень близких чисел, полученных с большими погрешностями.

Расчет КПД производится по формуле (2). Следует иметь в виду, что в некоторых случаях распределение тока и, следовательно, приведенное сопротивление излучения сильно зависят от потерь, и формула (2) при определении R∑ моделированием идеальной структуры может дать КПД с большой погрешностью (например, получится КПД больше единицы). Так получается, например, при моделировании диполя длиной в одну длину волны.

3. Сравнение максимальных значений усиления реальной антенны и аналогичной по структуре антенны без потерь

Максимальное усиление антенны, как известно, связано с максимальным коэффициентом направленного действия (КНД) Dmax через КПД:

Отсюда непосредственно получают КПД, если есть уверенность в том, что форма диаграммы направленности (ДН) без учета потерь подобна форме ДН реальной антенны.

Значение получаем в результате моделирования идеальной антенны, имеющей единичный КПД (η = 1).

При определении КПД из соотношения (6) Gmax и Dmax должны быть выражены в относительных единицах, а не в децибелах. Для перехода от децибелов к отношениям рассматриваемых величин используются формулы

Можно также найти величину КПД по результатам анализа в децибелах непосредственно:

Если в составе антенной системы есть провода существенно разных диаметров или из разных материалов, то диаграммы направленности антенн с потерями и без потерь могут заметно различаться по форме, и этот способ тоже приводит к ошибкам.

4. Использование данных о подводимой мощности и определение мощности излучения методом вектора Пойнтинга

Наилучший и наиболее универсальный метод расчета мощности излучения любой антенны - метод вектора Пойнтинга [1].

Рассмотрим режим работы антенны в свободном пространстве (рис. 1).

К расчету КПД антенн при компьютерном моделировании

Вектор Пойнтинга Р, как известно, есть векторное произведение векторов электрической Е и магнитной Н составляющих электромагнитного поля

Его направление в каждой точке М дальней зоны совпадает с направлением излучения радиоволн, а его величина представляет плотность потока энергии излучения (Вт/м2) на данном расстоянии (R) в данном направлении (Θ, φ). Здесь Z0 = 120π (Ом) - волновое сопротивление свободного пространства; E(Θ, φ, R) - напряженность (В/м) электрической компоненты поля в данной точке.

Выделим на сфере радиусом R в окрестности точки М площадку, ограниченную малыми приращениями ΔΘ и Δφ (рис. 1). Ее площадь определяется из выражения

Мощность излучения через эту площадку

Разбив всю сферу на достаточно большое количество малых площадок и просуммировав мощности излучения через все площадки, можно получить величину, очень близкую к мощности излучения антенны через всю сферическую поверхность:

Здесь М - количество шагов по координате φ; N - количество шагов по координате Θ. Если взять одинаковые шаги А в градусах по Θ и φ, то получим М = 360/Δ и N = 180/Δ. Для свободного пространства не имеет значения величина радиуса R этой поверхности.

Рассчитав подводимую к антенне мощность по формуле (3), получаем КПД иэ (1). Недостаток способа - в реальных условиях результат зависит от потерь в среде распрострвнения. При моделировании это можно обойти, используя условия свободного пространства или идеальной земли. Заметим, что для идеальной земли надо рассматривать не всю сферу, а только верхнюю полусферу, и N = 90/Δ.

Особенности расчета КПД по результатам программы MMANA

Расчет по пп. 2 и 3 возможен с указанными выше оговорками непосредственно по результатам анализа антенны с потерями и антенны без потерь. Единственное условие: режим свободного пространства или идеальной земли.

MMANA не позволяет выводить для анализа импедансы отдельных сегментов. Это делает недоступным первый путь (п. 1), имеющий серьезные недостатки.

Не выводятся также значения напряженности поля в дальней зоне, которые можно было бы использовать для расчета мощности излучения методом вектора Пойнтинга. В таблицах результатов приводятся значения усиления в децибелах GA(Θ, φ) (дБи) в данном направлении для данной антенны относительно идеального изотропного излучателя при той же подводимой мощности. Однако этого все же достаточно для определения КПД. И даже по более простому алгоритму, чем в соответствии с (12), (3), (1):

Здесь и далее значения GA(Θ, φ) должны быть в относительных единицах:

В соответствии с алгоритмом (13) составлена программа вычисления КПД антенны.

Программа вычисления КПД антенны

Программа для расчета КПД антенны по результатам анализа в программе MMANA написана на языке Turbo Basic и доступна на сайте журнала "Радио". Файл kpdmm.exe размещают в любой директории и запускают в системе MS DOS или MS Windows без какой-либо специальной инсталляции.

Программа использует файл вида name.csv, который создается программой MMANA по выбору "Таблица углы/усиление" в меню "Файл". КПД можно рассчитывать после анализа в режиме свободного пространства или в режиме идеальной земли. Шаги по азимутальному и зенитному углам устанавливают одинаковыми. В программе предусмотрены только два возможных значения шага: 2° или 10°. Для оценочных расчетов рекомендуется шаг 10°, а для точных - 2°. (Дальнейшее уменьшение шага в случае программы MMANA к существенному улучшению точности не приводит, но требует большого объема памяти и значительно замедляет процесс вычислений.) В таблице 1 приведены обязательные значения начальных углов, шага и количества шагов по углам для всех четырех возможных ситуаций.

К расчету КПД антенн при компьютерном моделировании

Сразу после запуска программа предлагает выбрать рабочий язык диалога: русский (кодировка DOS 866) или английский. После этого надо указать, в каком режиме выполнялся анализ антенны в MMANA (свободное пространство или идеальная земля). Неправильное указание режима вместе с неправильным вводом данных в таблицу может быть не обнаружено программой и привести к значительной ошибке вычисления КПД. Затем вводят имя файла, содержащего таблицу "Углы/усиление". Имя файла должно содержать не более восьми символов без кириллицы. Если файл находится не в рабочей директории, следует указать путь к нему. Программа обнаруживает ошибочно указанные файлы, а также ошибки ввода исходных данных (несоответствие данных таблице 1) и выдает соответствующие замечания. Если файл или путь к нему не найден, выводится сообщение. При успешном вводе после обработки файла выводится результат расчета КПД в относительных единицах и в процентах.

Сравнение и оценка способов расчета КПД после моделирования программой MMANA

В таблице 2 приведены результаты расчетов КПД рассмотренными выше способами для некоторых моделей антенн из архива MMANA, выполненных из материала без потерь, из хорошего проводника и из железа.

К расчету КПД антенн при компьютерном моделировании

Модель 1 имела устойчивые к потерям формы распределения тока и диаграмм направленности. Поэтому результаты расчетов КПД всеми способами практически совпадают.

Для модели 2 имеем заметную разницу только для железа по первому способу. Причина - существенное изменение токов в проводе, где включен источник возбуждения.

Третья модель в отличие от исходной имела в 10 раз меньшую толщину пассивных вибраторов. Это сильно сказалось как на распределении тока, так и на диаграмме направленности, особенно в случае с железом. Поэтому есть значительные отклонения результатов по первым двум способам от третьего.

Диаграмма направленности 4-й модели под влиянием идеальной земли оказалась сильно изрезанной, поэтому появилась разница даже между результатами по программе, полученными с разными шагами по углам.

Наибольшего доверия заслуживают результаты, полученные по программе с шагом 2°. Из других способов меньшую погрешность обеспечивает 2-й способ (по усилению).

AGT - тест сходимости моделирования

Если воспользоваться предложенной программой для расчета КПД антенны без потерь, то результат будет тем ближе к единице, чем удачнее выполнено геометрическое моделирование структуры из проводов. Это относится, в частности, к сегментации, моделированию близко расположенных проводов, малых рамок и расположенных под острым углом соединений проводов. Такая проверка известна как AGT (Average Gain Test) или APG (Average Power Gain)-тест сходимости анализа по усредненному коэффициенту усиления. Качество моделирования следует считать неудовлетворительным, если результат выходит за пределы 0,95... 1,05. Чем лучше качество моделирования, тем ближе к единице результат. Однако могут быть ситуации, когда результат теста - ровно единица, а модель неудачна. AGT - проверка необходимая, но недостаточная. Хорошим признаком сходимости и устойчивости модели является слабая зависиместь параметров модели от увеличения количества сегментов (улучшения точности моделирования).

Если имеющийся в программе AGT-тест применить к модели антенны с потерями, то результатом будет КПД антенны. Такая возможность, в частности, имеется в программе NEC2d, где выполняется также отдельно расчет КПД по методике (5) со всеми ее минусами.

Расчет КПД с учетом влияния земли и окружения

Расчет КПД антенны над идеальной землей полезен в тех случаях, когда антенная система находится настолько близко от поверхности земли или от другой, в частности проводящей поверхности, что эта поверхность оказывает существенное влияние на распределение токов по проводам и диаграмму направленности.

В режиме "Идеальная земля" программа может обрабатывать файлы, полученные и в условиях реальной земли. Результатом обработки будет значение КПД, рассчитанное с учетом потерь не только в самой антенне, но и при отражении от неидеальной поверхности. Поэтому в сообщении "Идеальная (?) земля" стоит знак вопроса, предупреждающий о возможной ошибке, которую программа обнаружить не может. Расчет КПД над реальной землей даст более или менее верные результаты только для программ, учитывающих влияние земли на входной импеданс (этого не делают программы М IN IN ЕС и ее производные).

Расчет КПД с учетом окружения возможен только при условии соответствующего (с учетом свойств материала) электромагнитного моделирования предметов, находящихся в ближнем поле антенны. Трудности могут возникнуть при невозможности задать для разных проводов разные параметры материала (как, например, в программе MMANA). Частично эта проблема может быть решена заданием значительно меньшего (или большего) диаметра провода.

Заключение

Рассмотренные в статье вопросы не затрагивают потерь в фидерных линиях и устройствах согласования. КПД антенно-фидерного устройства в целом есть произведение КПД антенны и КПД фидерной линии с устройством согласования.

Применение описанной методики не ограничивается указанными программами. Погрешности определения КПД по методу вектора Пойнтинга связаны с качеством моделирования, а также с округлением данных в файле для дальнего поля. К сожалению, выходные данные после моделирования программой MMANA имеют невысокую точность. Есть надежда, что в новых версиях программы MMANA этот недостаток будет устранен, а разработчики новых программ моделирования антенн не забудут включить определение КПД в число решаемых задач с учетом высказанных здесь пожеланий.

Литература

  1. Марков Г.Т., Сазонов Д.М. Антенны. - М.: Энергия, 1975.
  2. Гончаренко И.В. Компьютерное моделирование антенн. Все о программе MMANA. - М.: ИП РадиоСофт, Журнал "Радио", 2002.

Авторы: А.Гречихин, И.Каретникова, Д.Проскуряков, г. Нижний Новгород

Смотрите другие статьи раздела Гражданская радиосвязь.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

Рекомендуем скачать в нашей Бесплатной технической библиотеке:

журналы Сервисный центр 2009 (архив за год)

журналы Юный техник 2012 (архив за год)

книга Импульсные измерительные преобразователи. Куликов С.В., 1974

книга Адаптеризованная гитара. Корнеев А.А., Корнеев А.Н., 1961

статья Защита от шума

статья Фотоэлектрические преобразователи

сборник Архив схем и сервис-мануалов мобильных телефонов Eastcom

Оставьте свой комментарий к этой статье:

Имя:

E-mail (не обязательно):

Комментарий:

[lol][;)][roll][oops][cry][up][down][!][?]