Моделювання взаємодії антен у ближній зоні

Анотація

Актуальність. Аналізується отримання мінімізації або максимізації взаємодії між випромінюючою та приймальною антенами (або приймальної антени з полями, відбитими від якоїсь перешкоди) за рахунок орієнтування та розташування антен на певній відстані та під певними кутами. Розв’язання таких задач дозволить створювати ефективні радіоелектронні прилади різного призначення, зокрема,  радіолокаційні системи та алгоритми обробки інформації.

Мета роботи – провести моделювання імпульсного випромінювання дипольної антени, визначити закономірності такого випромінювання при різних розташуваннях приймальної антени відносно передавальної. Визначити сигнал у приймальній антени та виявити закономірності його формування.

Матеріали та методи. Для розв’язання поставленої задачі буде використаний метод скінченних різниць в часовій області (Finite Difference Time Domain, FDTD) з використанням алгоритму Yee для чисельного розв'язання рівнянь Максвелла. Спектри випромінюючої та приймальної антени аналізуються за допомогою алгоритму швидкого перетворення Фур`є (Fast Fourier Transform, FFT). Для отримання діаграм спрямованості антени в дальній зоні використовується алгоритм Near to Far Transformation.

Результати. Отримано сигнали у часовій формі для передавальної та приймальної антен. Аналіз спектрів, отриманих за допомогою FFT від часових форм сигналів в передавальній і приймальній антенах, продемонстрував, що у спектрі сигналу для випромінюючої антени присутні складові на низьких частотах нижче 250 МГц, для приймальних антен такі складові не спостерігаються. Отримано часову залежність струму в антені в кожний момент часу і спектр струму, отримано діаграму спрямованості антени в дальній зоні.

Висновки. Для приймальних антен, розташованих на відстані  від випромінюючої, маємо найбільшу складову поля на частоті, що відповідає першому резонансу, особливо суттєво це проявляється розташовані під кутами  та , де сигнал в інших антенах (на більшій відстані від випромінюючої) є дуже малим. Для розташовані під прямим кутом, тобто для співвісних антен передача енергії із випромінюючої антени до прийомної є максимальною, але лише на невеликих відстанях, при збільшенні відстані між антенами зв`язок між ними швидко зменшується.