Бородин

1.

XXVII Всероссийская научно-практическая конференция
«Актуальные проблемы защиты и безопасности»
Сравнительный анализ приемо-передающих антенн методом компьютерного
моделирования
Научный сотрудник: Бородин И. К.
Санкт-Петербург
2024 г.

2.

Цели и задачи
Продемонстрировать возможность анализа различных типов антенн
без применения векторных анализаторов
Произвести верификацию численных расчётов
Определить основные параметры различных антенн, выявить плюсы и минусы
Произвести анализ качества приёма сигнала различных антенн, равноудалённых
от излучателя на основе созданной компьютерной модели
2

3.

Актуальность
3

4.

Общая Теория
Критерии качества: максимальный коэффициент усиления, минимальный коэффициент потерь
Диаграмма направленности – абсолютная зависимость напряженности электрического поля Е или
относительная дБ (10*log(P/P0)) от углов наблюдения в пространстве на расстоянии от центра антенны λ∙2π.
S11 = 20 log(|Г|),
Г – коэффициент
отражения
(Pref/Pin).
P – мощность излучения в определенном направлении
мощности излучения изотропного излучателя (усредненного значения по всем направлениям P0
КСВ=(Г+1)/(1-Г)
4

5.

Условие максимальной эффективности передачи энергии
Антенна – открытый колебательный контур
Передача электрической энергии в
энергию электромагнитной волны
Таким образом, для заряженного колебательного контура мы получаем некий аналог внутреннего сопротивления
«Открывая» колебательный контур для передачи энергии во вне получаем антенну
Цель – максимально быстро (с максимальной мощностью передать энергию)
?
Ток через нагрузку равен общему току в цепи:
Напряжение на нагрузке:
Мощность:
Взять производную по Rload и приравнять к нулю
5

6.

Диполь
f = 4 ГГц
Максимальное напряжение на концах
6

7.

Результаты и верификация
Теоретическое усиление диполя 2,15 дБи
Погрешность 7%
7

8.

Диаметр 2 мм
Расчет согласования
Диаметр 1 мм
8

9.

Усиление дипольной антенны
Аналогия электромагнитных
и механических колебаний:
распространение
механической волны в струне
и электромагнитной в
длинной линии
Вынос излучения от участков с «антитоком» в другую плоскость поляризации – коллинеарная антенна
Телеграфное
уравнение –
распространение
тока в длинной
линии
9

10.

Реальный Коэффициент Усиления Коллинеарной антенны
РКС =