|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 컴퓨터 시뮬레이션에서 안테나의 효율을 계산합니다. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
이 문서에서는 손실을 고려하여 전자기 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 기반으로 안테나 및 안테나 시스템의 성능 계수(COP)를 평가하는 몇 가지 접근 방식을 비교 설명합니다. MMANA 프로그램을 사용하여 안테나 효율을 계산할 수 있는 가능성이 표시되고 시뮬레이션 결과를 기반으로 효율을 계산하는 프로그램에 대한 설명이 제공됩니다. 소개 컴퓨터 모델링은 기존 안테나의 효율성을 평가하고 개발 중인 안테나의 효율성을 예측하는 유용한 기회를 제공합니다. 안테나 주변 환경의 물체(지지대, 버팀대, 지붕)가 방사 과정에 참여하는 경우 이러한 물체의 영향, 즉 전체 안테나 시스템의 효율성을 추정할 수 있습니다. 효율 추정은 작은 파장(즉, 파장의 일부로 표현됨) 크기에서 높은 효율을 얻기 어렵기 때문에 전기적으로 작은 안테나(ESA)에 특히 관심이 있습니다. 효율성의 가장 일반적인 정의는 전송 모드에서 복사 전력 P∑와 여기 전력 PE의 비율입니다.
여기서 PL은 안테나의 도체 및 유전체 재료의 전력 손실입니다. 수신 모드에서 안테나의 효율은 송신 모드에서와 동일하다는 상호성의 원칙에 따릅니다. 효율성의 또 다른 정의(회로 등가 기준)는 R∑와 등가 손실의 합인 입력 임피던스(임피던스) RA의 활성 부분에 대한 안테나 연결점으로 감소된 방사 저항 R∑의 비율입니다. 저항 RL:
시뮬레이션에서 효율성을 계산하는 방법 1. 드라이브 전원 및 정전 데이터 사용 여기 전력(안테나에 공급되는 전력) PE는 시뮬레이션 결과에서 쉽게 계산됩니다.
여기서 lE는 여기 전류의 유효(유효) 값입니다. 안테나의 모든 개별 세그먼트 임피던스의 전류 In 및 활성 구성 요소 Rn을 알고 있으면 전력 손실을 계산하십시오.
여기 전력과 손실 전력의 차이로 복사 전력을 얻을 수 있습니다.
효율은 공식(1)에 따라 계산됩니다. 이 방법은 낮은 효율(몇 퍼센트 이하)을 평가하는 데 거의 사용되지 않으며, 특히 손실 전력과 여기 전력을 결정하는 오류가 클 때 유용합니다. 종종 P∑의 음수 값과 효율성이 얻어집니다(예: NEC2d 프로그램에서). 2. 손실을 고려하지 않고 이상적인 안테나의 모델을 분석하여 방사 저항의 분석적 계산 또는 그 결정 간단한 안테나의 경우 방사 저항은 알려진 공식을 사용하여 계산하거나 이상적인 안테나를 모델링하여 얻을 수 있습니다. 이것은 큰 오류로 얻은 매우 가까운 숫자 간의 차이로 사용하는 것보다 낫습니다. 효율은 공식(2)에 따라 계산됩니다. 어떤 경우에는 전류 분포와 그에 따른 감소된 방사 저항이 손실에 크게 의존한다는 점을 염두에 두어야 하며, 이상적인 구조를 모델링하여 R∑를 결정할 때 공식 (2)는 큰 오차가 있는 효율을 제공할 수 있습니다. 예를 들어 XNUMX보다 큰 효율을 얻을 수 있습니다). 예를 들어, 길이가 한 파장인 쌍극자를 모델링할 때 이런 일이 발생합니다. 3. 실제 안테나와 구조가 유사한 무손실 안테나의 최대이득값 비교 알려진 바와 같이 최대 안테나 이득은 다음과 같은 효율을 통해 최대 지향성 계수(DFA) Dmax와 관련됩니다.
여기에서 손실을 고려하지 않은 방사 패턴(RP)의 모양이 실제 안테나의 RP 모양과 유사하다는 확신이 있으면 효율을 직접적으로 얻을 수 있습니다. 단위 효율(η=1)로 이상적인 안테나를 모델링한 결과 값을 구한다. 관계식 (6)에서 효율성을 결정할 때 Gmax 및 Dmax는 데시벨이 아닌 상대 단위로 표시해야 합니다. 데시벨에서 고려중인 양의 비율로 이동하기 위해 공식이 사용됩니다.
분석 결과에서 데시벨 단위로 직접 효율성 값을 찾을 수도 있습니다.
안테나 시스템에 직경이 상당히 다르거나 재료가 다른 와이어가 포함되어 있는 경우 손실 안테나와 무손실 안테나의 방사 패턴은 모양이 현저하게 다를 수 있으며 이 방법도 오류를 발생시킵니다. 4. 포인팅 벡터법을 이용한 입력 전력 데이터 이용 및 방사 전력 결정 모든 안테나의 방사 전력을 계산하는 가장 우수하고 보편적인 방법은 포인팅 벡터 방법[1]입니다. 자유 공간에서 안테나의 작동 모드를 고려하십시오(그림 1).
Poynting 벡터 P는 아시다시피 전자기장의 전기 E 및 자기 H 구성 요소의 벡터 곱입니다.
원거리 영역의 각 지점 M에서의 방향은 전파의 방사 방향과 일치하며 그 값 반지름이 R인 구에서 점 M 부근에서 작은 증분 ΔΘ 및 Δφ로 경계가 지정된 영역을 선택합니다(그림 1). 그 면적은 식에서 결정됩니다
이 패드를 통한 방사능
전체 구를 충분히 많은 수의 작은 영역으로 나누고 모든 영역의 방사 전력을 합하면 전체 구면을 통한 안테나 방사 전력에 매우 가까운 값을 얻을 수 있습니다.
여기서 M은 좌표 φ에 따른 단계 수입니다. N은 Θ 좌표를 따른 단계 수입니다. Θ 및 φ에서 동일한 단계 A를 취하면 М = 360/Δ 및 N = 180/Δ를 얻습니다. 여유 공간의 경우 이 표면의 반지름 R 값은 중요하지 않습니다. 공식 (3)에 따라 안테나에 공급되는 전력을 계산하면 효율 즉 (1)을 얻을 수 있습니다. 이 방법의 단점은 실제 조건에서 결과가 전파 매체의 손실에 따라 달라진다는 것입니다. 모델링에서는 여유 공간이나 이상적인 지반 조건을 사용하여 이를 피할 수 있습니다. 이상적인 지구를 위해서는 전체 구가 아니라 상반구만 고려해야 하며 N = 90/Δ입니다. MMANA 프로그램 결과에 따른 효율성 계산의 특징 단락에 따른 계산. 손실안테나와 무손실안테나의 분석 결과로부터 직접 위의 유보로 도 2와 3이 가능하다. 유일한 조건은 여유 공간 또는 이상적인 토지입니다. MMANA에서는 분석을 위해 개별 세그먼트의 임피던스를 표시할 수 없습니다. 이로 인해 심각한 단점이 있는 첫 번째 경로(항목 1)에 액세스할 수 없게 됩니다. 포인팅 벡터 방법을 사용하여 방사능을 계산하는 데 사용할 수 있는 원거리장 강도 값도 표시되지 않습니다. 결과 표는 동일한 입력 전력에서 이상적인 등방성 라디에이터에 상대적인 주어진 안테나에 대해 주어진 방향에서 데시벨 GA(Θ, φ) (dBi)의 이득을 제공합니다. 그러나 이것은 효율성을 결정하기에는 여전히 충분합니다. 그리고 (12), (3), (1)에 따른 것보다 간단한 알고리즘에 따르면:
여기와 아래에서 GA(Θ, φ)의 값은 상대 단위여야 합니다.
알고리즘 (13)에 따라 안테나 효율을 계산하기 위한 프로그램이 작성되었습니다. 안테나 효율 계산 프로그램 MMANA 프로그램의 분석 결과를 기반으로 안테나 효율을 계산하는 프로그램은 Turbo Basic으로 작성되었으며 Radio 잡지 웹 사이트에서 사용할 수 있습니다. kpdmm.exe 파일은 임의의 디렉터리에 있으며 특별한 설치 없이 MS DOS 또는 MS Windows에서 실행됩니다. 프로그램은 "File" 메뉴에서 "Angle/Reinforcement Table"을 선택하여 MMANA 프로그램에서 생성한 name.csv 형식의 파일을 사용합니다. 여유 공간 모드 또는 이상적인 접지 모드에서 분석 후 효율성을 계산할 수 있습니다. 방위각과 천정각의 단계는 동일하게 설정됩니다. 이 프로그램은 2° 또는 10°의 두 가지 가능한 단계 값만 제공합니다. 예상 계산의 경우 10° 단계를 권장하고 정확한 계산을 위해서는 2° 단계를 권장합니다. (MMANA 프로그램의 경우 단계를 더 줄여도 정확도가 크게 향상되지는 않지만 많은 양의 메모리가 필요하고 계산 프로세스가 크게 느려집니다.) 표 1은 초기 각도의 필수 값을 보여줍니다. , 단계 및 네 가지 가능한 모든 상황에 대한 모서리의 단계 수.
실행 직후 프로그램은 러시아어(DOS 866 인코딩) 또는 영어 대화의 작업 언어를 선택하라는 메시지를 표시합니다. 그런 다음 MMANA에서 안테나 분석이 수행된 모드(여유 공간 또는 이상적인 접지)를 지정해야 합니다. 테이블에 잘못된 데이터 입력과 함께 모드의 잘못된 표시는 프로그램에서 감지하지 못하고 효율성 계산에 심각한 오류를 초래할 수 있습니다. 그런 다음 "각도/철근" 테이블이 포함된 파일의 이름을 입력합니다. 파일 이름은 키릴 문자 없이 1자를 넘지 않아야 합니다. 파일이 작업 디렉토리에 없으면 경로를 지정해야 합니다. 프로그램은 잘못 지정된 파일과 초기 데이터 입력 오류(표 XNUMX의 데이터 불일치)를 감지하고 적절한 설명을 발행합니다. 파일 또는 해당 경로를 찾을 수 없으면 메시지가 표시됩니다. 입력이 성공하면 파일 처리 후 상대 단위와 백분율로 효율성을 계산한 결과가 표시됩니다. MMANA 프로그램에 의한 시뮬레이션 후 효율 산정 방법 비교 및 평가 표 2는 무손실 재료, 우수한 도체 및 철로 만들어진 MMANA 아카이브의 일부 안테나 모델에 대해 위에서 논의한 방법을 사용하여 효율을 계산한 결과를 보여줍니다.
모델 1은 손실에 강한 전류 분포 모양과 패턴을 가졌습니다. 따라서 모든 방법에 의한 효율 계산 결과는 거의 일치합니다. 모델 2의 경우 첫 번째 방법에 따라 철에만 눈에 띄는 차이가 있습니다. 그 이유는 여기 소스가 켜진 와이어의 전류가 크게 변경되기 때문입니다. 세 번째 모델은 원래 모델과 달리 패시브 바이브레이터의 두께가 10배 더 얇아졌습니다. 이것은 특히 철의 경우 전류 분포와 방사 패턴 모두에 큰 영향을 미쳤습니다. 따라서 처음 두 방법과 세 번째 방법의 결과에는 상당한 차이가 있습니다. 4번째 모델의 방향성 패턴은 이상적인 대지의 영향으로 강하게 들쭉날쭉한 것으로 나타나 각도 단계를 달리하여 얻은 프로그램 결과에서도 차이가 있었다. 가장 신뢰할 수 있는 것은 프로그램에서 2° 단계로 얻은 결과입니다. 다른 방법 중 두 번째 방법(증폭에 의한)은 더 작은 오류를 제공합니다. AGT - 시뮬레이션 수렴 테스트 제안된 프로그램을 사용하여 손실 없이 안테나 효율을 계산하면 결과가 0,95에 가까울수록 와이어 구조의 기하학적 모델링이 더 성공적으로 수행됩니다. 이것은 특히 세그멘테이션, 조밀한 간격의 와이어, 작은 프레임 및 예리한 각도의 와이어 연결을 모델링하는 데 적용됩니다. 이 테스트는 평균 이득에 의한 분석의 수렴의 AGT(Average Gain Test) 또는 APG(Average Power Gain) 테스트로 알려져 있습니다. 결과가 1,05 ... XNUMX 범위를 벗어나면 모델링 품질이 만족스럽지 않은 것으로 간주해야 합니다. 시뮬레이션 품질이 좋을수록 결과가 통일성에 가까워집니다. 그러나 테스트 결과가 정확히 하나이고 모델이 실패하는 상황이 있을 수 있습니다. AGT - 확인이 필요하지만 충분하지 않습니다. 모델의 수렴 및 안정성에 대한 좋은 신호는 세그먼트 수 증가(시뮬레이션의 정확도 향상)에 대한 모델 매개변수의 약한 의존성입니다. 프로그램에서 가능한 AGT 테스트를 손실이 많은 안테나 모델에 적용하면 결과가 안테나 효율이 됩니다. 특히 이러한 가능성은 NEC2d 프로그램에서 사용할 수 있으며 여기서 효율 계수는 모든 마이너스가 있는 방법(5)에 따라 별도로 계산됩니다. 지구와 환경의 영향을 고려한 효율 계산 이상적인 접지에서 안테나의 효율을 계산하는 것은 안테나 시스템이 접지 또는 전도성 표면과 같은 다른 표면에 너무 가까워서 이 표면이 전선과 방사 패턴을 통한 전류 분포에 상당한 영향을 미칠 때 유용합니다. . "이상적인 지반" 모드에서 프로그램은 실제 지반 조건에서 얻은 파일을 처리할 수 있습니다. 처리 결과는 안테나 자체의 손실뿐만 아니라 비이상적인 표면에서 반사될 때의 손실을 고려하여 계산된 효율 값이 됩니다. 따라서 "완벽한(?) 접지" 메시지에는 프로그램이 감지할 수 없는 가능한 오류에 대해 경고하는 물음표가 있습니다. 실제 접지에 대한 효율성 계산은 입력 임피던스에 대한 접지의 영향을 고려하는 프로그램에 대해서만 다소 정확한 결과를 제공합니다(이는 프로그램 M IN IN EC 및 그 파생물에 의해 수행되지 않음). 환경을 고려한 효율 계산은 안테나의 근거리 장에 위치한 물체의 적절한(재료 특성 고려) 전자기 모델링 조건에서만 가능합니다. 다른 와이어에 대해 다른 재료 매개변수를 설정하는 것이 불가능한 경우(예: MMANA 프로그램에서) 어려움이 발생할 수 있습니다. 이 문제는 훨씬 더 작은(또는 더 큰) 와이어 직경을 지정하여 부분적으로 해결할 수 있습니다. 결론 기사에서 논의된 문제는 피더 라인 및 정합 장치의 손실에 영향을 미치지 않습니다. 전체적으로 안테나 급전 장치의 효율은 안테나 효율과 정합 장치가 있는 급전선의 효율의 곱입니다. 설명된 방법론의 적용은 이러한 프로그램에 제한되지 않습니다. 포인팅 벡터 방법을 사용하여 효율성을 결정하는 오류는 시뮬레이션의 품질과 원거리 필드에 대한 파일의 데이터 반올림과 관련이 있습니다. 불행히도 MMANA 프로그램에 의한 시뮬레이션 후 출력 데이터는 그다지 정확하지 않습니다. MMANA 프로그램의 새 버전에서는 이 단점이 제거되고 새 안테나 모델링 프로그램 개발자는 여기에 표현된 희망 사항을 고려하여 해결해야 할 작업 중 효율성 결정을 포함하는 것을 잊지 않을 것입니다. 문학
저자: A. Grechikhin, I. Karetnikova, D. Proskuryakov, Nizhny Novgorod
광신호를 제어하고 조작하는 새로운 방법
05.05.2024 프리미엄 세네카 키보드
05.05.2024 세계 최고 높이 천문대 개관
04.05.2024
▪ 다이아몬드 매장지의 기원에 대한 설명을 찾았습니다. ▪ 사막의 분화구
▪ 기사 양 고추 냉이 gulyavnikovy. 전설, 재배, 적용 방법 ▪ 기사 기존의 변압기 권선이 있는 바이폴라 전원 공급 장치, 220/15볼트 3암페어. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
홈페이지 | 도서관 | 조항 | 사이트 맵 | 사이트 리뷰
www.diagram.com.ua |
(3)
주어진 방향(Θ, φ)에서 주어진 거리(R)에서 복사 에너지 자속 밀도(W/m2)를 나타냅니다. 여기서 Z0 = 120π(옴)는 자유 공간의 파동 임피던스입니다. E(Θ, φ, R) - 주어진 지점에서 전기장 성분의 강도(V/m).
다른 기사 보기 섹션 
과학 기술의 최신 뉴스, 새로운 전자 제품:
이 페이지의 모든 언어