Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
8.4. Описание порядка работы
Программа нахождения конструктивных параметров логопериодической антенны с использованием соотношений, приведенных в [1], реализована в виде файла LPVA1.xmcd в среде MathCad 15, текст которой приведен в приложении А к разделу 8. Для оценки достоверности получаемых результатов используется программный продукт свободного доступа LogAnt [3].
Работа выполняется в следующей последовательности.
1. Задание исходных данных.
Исходные данные выбираются из табл. 8.1 по последней цифре зачетной книжки.
Таблица 8.1
Исходные данные для расчета
|
Номер варианта |
Рабочий диапазон частот, МГц |
Коэффициент |
|
|
fmin |
fmax |
||
|
0 |
14 |
30 |
6 |
|
1 |
80 |
2000 |
6,5 |
|
2 |
80 |
200 |
10 |
|
3 |
220 |
500 |
9,5 |
|
4 |
360 |
520 |
12 |
|
5 |
420 |
440 |
9 |
|
6 |
470 |
622 |
12 |
|
7 |
470 |
790 |
8,5 |
|
8 |
870 |
960 |
12 |
|
9 |
1700 |
2500 |
11 |
2. Проведение расчетов
По заданным исходным данным в языковой среде MathCad (программа LPVA1.xmcd)рассчитываются размеры крайних вибраторов, как показано в п. 2.5.3 из [1]. Геометрия задачи приведена на рис. 8.1.
Рис. 8.1. Геометрия конструкции
По заданному значению коэффициента усиления по графику, приведенному на рис. 8.2, определяется τ и σ.
Рис. 8.2. Кривые равного усиления ЛПВА в зависимости от τ и σ
Далее рассчитывается угол раскрыва антенны и вычисляется оптимальное относительное расстояние между вибраторами. В зависимости от соотношения между выбранной величиной σ и рассчитанной величиной σopt осуществляется оценка влияния относительного расстояния между вибраторами (параметра σ) на характеристики направленности. Возможны два варианта: появление дифракционных лепестков в ДН и падение усиления. Второй вариант предпочтителен. Если при моделировании получился первый вариант, то осуществляется новый выбор τ и σ по рис. 8.1.
Далее осуществляется длина антенны. С этой целью рассчитывается длина рабочей частотной области, включая и длину активной частотной области, а также ширину структуры.
По найденным значениям ширины структуры рассчитывается число элементов логопериодической вибраторной антенны, а также вычисляются длины вибраторов и расстояния между ними.
Далее осуществляется расчет конструктивных параметров схемы питания логопериодической антенны. Соотношения для расчета приведены в [1]. Выходные данные конструкции антенны, которые потребуются для дальнейшей работы, должны быть сведены в табл. 8.2, а также перенесены в табл. 8.3.
На следующем этапе исследований конструктивные параметры антенны вычисляются с использованием программы LogAnt [3]. Программа представляет собой выполняемый модуль объемом 1,892 Мб, функционирующий под операционной системой Windows XP и выше. Модуль является продуктом свободного доступа.
Таблица 8.2
Результаты моделирования
|
№ п/п |
Параметр |
Значение |
|
Исходные данные |
||
|
1 |
Номер варианта |
|
|
2 |
Частота, МГц – минимальная – максимальная |
|
|
3 |
Корректирующий коэффициент (обычно 1) |
|
|
Результаты моделирования |
||
|
1 |
Конструкционная постоянная τ |
|
|
2 |
Относительное расстояния между вибраторами (σ) |
|
|
3 |
Входное сопротивление фидера, Ом |
|
|
4 |
Среднее значение волнового сопротивления вибратора, Ом |
|
Таблица 8.3
Результаты сравнения результатов вычисления конструктивных параметров логопериодической вибраторной антенны с использованием различных программ
|
Наименование параметра |
Результаты численного моделирования |
|
|
в программе MathCad |
в программе LogAnt |
|
|
Число вибраторов |
||
|
Ширина узкой части, м |
||
|
Длина антенны до коррекции, м |
||
|
Длина антенны с учетом шлейфа, м |
||
|
Длины вибраторов антенны, м |
||
Окно программы LogAnt для частного случая расчетов приведено на рис. 8.3.
Вводятся исходные данные в окне «Input date» в левом верхнем углу диалогового окна.
Результаты моделирования приведены слева ниже и включают в себя:
Выходными данными являются:
– угол раскрыва антенны α;
– количество вибраторов в антенне;
– длины вибраторов ℓn, м;
– расстояние между вибраторами Sn, м;
– сопротивление фидера, Ом;
– диаметр проволочного вибратора, мм;
– диаметр перемычки, мм.
Рис. 8.3. Диалоговое окно программы LogAnt
Следует отметить, что в окне выходных данных на рис. 8.1 не все рассчитанные параметры поместились в фиксированный размер окна, о чем свидетельствует положение полоска.
Результаты вычислений также заносятся в табл. 8.3. На основе заполненной табл. 8.3 необходимо сделать выводы о точности получаемых результатов с использованием различных программных продуктов. Для выполнения следующей лабораторной работы необходимо с использованием программы LogAnt осуществить преобразование конструктивных параметров антенны во входные данные конструкции для программы MMANA-GAL. Для этого следует нажать на рабочем экране кнопку «Exports to MMANA» и получаемый файл записать на USB-накопитель.