Рис.2.17. Пространственная диаграмма направленности короткой вертикальной заземленной антенны

Влияние земной поверхности на характеристику направленности горизонтального вибратора можно учесть по методу зеркальных изображений. Горизонтальный вибратор, подвешенный на высоте h над земной поверхностью следует заменить системой из двух параллельных вибраторов, находящихся на расстоянии 2h с токами в противоположных фазах.

2.12 Описание программного продукта

Было разработано приложение на языке высокого уровня ObjectPascal в интегрированной среде разработки BorlandDelphi 7.0. Разработанное приложения позволяет выбрать в окне формы основные параметры расчета тока и напряжения в нагрузке антенны на определенной глубине: внутреннее сопротивление источника напряжения, сопротивление всех внешних элементов цепи, амплитудно-временные характеристики импульса. В приложении были предусмотрены следующие возможности: визуализация рассчитываемых функций, загрузка данных из текстовых файлов, построение графиков функций по данным из текстовых файлов, импортирование графиков функций в текстовый редактор Word, вывод результатов вычислений в виде таблицы.

Рис.2.18. Блох схема основного алгоритма.

3. АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ

В результате работы приложения получим тестовые расчеты и исследуем, как зависит ток и напряжение от электрофизических характеристик грунта и глубины нахождения антенны.

Рис. 3.1. Амплитудно - временная форма электрического поля в воздухе

Рис. 3.2. Амплитудно - временная форма электрического поля в грунте с параметрами h=0 м, е=10, у=10^-3 См/м

Рис. 3.3. Амплитудно - временная форма электрического поля в грунте с параметрами h=0 м, е=15, у=10^-2См/м

Рис. 3.4. Амплитудно - временная форма электрического поля в грунте с параметрами h=5 м, е=10, у=10^-3 См\м

Рис. 3.4. Амплитудно - временная форма электрического поля в грунте с параметрами h=10 м, е=10, у=10^-3 См\м

Рис. 3.6. Амплитудно - временная форма электрического поля в грунте с параметрами h=20 м, е=10, у=10^-3 См\м

Рис. 3.7. Амплитудно - временная форма электрического поля в грунте с различными параметрами h, е, у

Рис. 3.8. Амплитудно - времменная форма напряжения в нагрузке антенны

Рис. 3.9. Амплитудно - временная форма напряжения в нагрузке антенны в грунте с параметрами h=0 м, е=10, у=10^-3 См/м

Рис. 3.10. Амплитудно - временная форма напряжения в нагрузке антенны в грунте с параметрами h=0 м, е=15, у=10^-2 См/м

Рис. 3.11. Амплитудно - временная форма напряжения в нагрузке антенны в грунте с параметрами h=5 м, е=10, у=10^-3 См/м

Рис. 3.12. Амплитудно - временная форма напряжения в нагрузке антенны в грунте с параметрами h=10 м, е=10, у=10^-3 См/м

Рис. 3.13. Амплитудно - временная форма напряжения в нагрузке антенны в грунте с параметрами h=20 м, е=10, у=10^-3 См/м

Рис. 3.14. Амплитудно-временная форма напряжения в нагрузке антенны в грунте с различными параметрами h, е, у

Из тестовых расчетов видно, что с увеличением глубины залегания антенны и увеличением проводимости грунта амплитуда напряжения в нагрузке антенны резко снижается, при этом увеличивается время импульса фронта напряжения в нагрузке антенны. Импульс становиться более пологим. Расчеты электромагнитных полей проведены с учетом запаздывания при их распространении в данную точку антенны.

Данный метод позволяет прогнозировать амплитудно-временные формы в нагрузке подземных антенн, что является необходимым для расчета антенных усилительных устройств.

При проектировании различных радиоприемных устройств, необходимо знать уровень сигнала поступающего на них с антенно-фидерных устройств. Для этого необходимо определить токи и напряжения, наводимые в нагрузке антенны электромагнитным полем. Конструкции и устройство подземных антенн отличаются большим разнообразием. Основной характеристикой многих антенн является действующая длина антенны. Этот параметр является частотнозависимым. Также от частоты зависят: входное сопротивление антенны и ее нагрузка. Это и форма воздействующего поля учитывается при расчете токов и напряжений, наводимых в нагрузке антенны, благодаря использованию метода на основе интеграла Фурье. Этот метод позволяет рассчитывать различный класс подземных антенн. Построенный алгоритм может быть использован для расчета электромагнитных воздействий на различные приемные устройства.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе выполнения дипломной работы был предложен метод расчета на основе использования коэффициентов Френеля и проведены расчеты амплитудно-временных форм электрических полей на границе раздела двух сред воздух-земля с различными электрофизическими характеристиками грунта и глубины залегания антенны. По значениям этих полей был проведен расчет напряжения нагрузки антенны для конкретной проволочной антенны при условии, что длина антенны во много раз меньше длины волны. Был проведен анализ результатов, которые показали, что с увеличением глубины залегания антенны и увеличением проводимости грунта амплитуда напряжения в нагрузке антенны резко снижается, при этом увеличивается время импульса фронта напряжения в нагрузке антенны.

Свободно распространяющиеся радиоволны находят в современной технике обширные и многообразные применения, а именно: в системах связи, в радиолокационных устройствах, телеметрии, системах управления, в радионавигации и во многих других случаях. Их основное преимущество заключается в том, что когда связь устанавливается между фиксированными (наземными) пунктами, то нет необходимости сооружать между ними, соединительную или направляющую систему. Радиоволны являются единственным и естественным средством осуществления связи с передвигающимися объектами (автомобилями, кораблями, самолетами, космическими кораблями).

Список использованных источников

1) Сивухин Д.В. Общий курс физики. - Изд. 2-е, испр.. - М.: Наука, 1983. - Т. III. Электричество. - 687 с.

2) Семенов Н.А. Техническая электродинамика. - Изд. - М : Связь, 1973 - 480 с.

3) Матвеев А.Н. Электричество и магнетизм. Учеб. Пособие. - М.: Высш. школа, 1983 - 463 с.

4) Пименов Ю.В., Вольцман В.И., Муравцов А.Д. Техническая электродинамика. Учеб. Пособие.для вузов. - М.: Радио и связь, 2000 - 536 с.

5) Нефедов Е.И. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн. - Изд. 2-е, стер. - М.: Издательский центр «Академия», 2008 - 320 с.

6) Мырова Л.О., Чепиженко А.З. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. - Изд. 2-е, перераб. и доп. - М.: Радио и связь, 1988- 296 с.

7) Кравченко В.И. и др. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. - М.: Радио и связь, 1987 - 256 с.

8) Фальковский О.И. Техническая электродинамика: Учебник. 2-е изд., стер. - СПб.: Издательство «Лань», 2009. -- 432 с

9) Бушуй Л.А. Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн: Методические указания по изучению теоретического курса раздела «Распространение радиоволн». - Оренбург: ГОУ ОГУ, 2003. - 41 с.

10) И.П. Соловьянова, М.П. Наймушин Теория волновых процессов. Электромагнитные волны. Учебное пособие. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ - УПИ, 2005. 131 с.

Размещено на Allbest