RU2570600C1 - Способ моделирования при разработке антенн - Google Patents
Способ моделирования при разработке антенн Download PDFInfo
- Publication number
- RU2570600C1 RU2570600C1 RU2014130593/28A RU2014130593A RU2570600C1 RU 2570600 C1 RU2570600 C1 RU 2570600C1 RU 2014130593/28 A RU2014130593/28 A RU 2014130593/28A RU 2014130593 A RU2014130593 A RU 2014130593A RU 2570600 C1 RU2570600 C1 RU 2570600C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- antenna
- permittivity
- specific conductivity
- parameters
- conductivity
- Prior art date
Links
Landscapes
- Geophysics And Detection Of Objects (AREA)
Abstract
Использование: для разработки подземных антенн. Сущность изобретения заключается в том, что осуществляют подготовку площадки с подстилающей поверхностью, операции уменьшения антенны в M раз, где M - коэффициент моделирования, увеличения частоты в M раз, при этом выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн, диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ, проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей, в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, задают нужные значения рабочей частоты антенны, с помощью вычислителя выбирают параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимые для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля. Технический результат: расширение функциональных возможностей и повышение точности моделирования при разработке антенн.
Description
Изобретение относится к способам моделирования работы антенн и может быть использовано при разработке подземных антенн.
На характеристики антенн, применяемых в KB диапазоне, существенное влияние оказывают параметры почвы, на которой установлена излучающая система, такие как диэлектрическая проницаемость ε и удельная проводимость σ.
Известны способы измерения диэлектрической проницаемости различных сред. Так известен способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости (КДП) [1] жидких и сыпучих тел в широком диапазоне частот в одной ячейке, заполненной исследуемым веществом, используемой в диапазоне частот 100-4000 МГц как отрезок коаксиальной линии, а в диапазоне частот 1 кГц-1 МГц как цилиндрический конденсатор, при этом в диапазоне частот 100-4000 МГц комплексная диэлектрическая проницаемость вычисляется через измеренные значения комплексного коэффициента передачи электромагнитной волны, а в диапазоне частот 100 Гц-1 МГц - через измерение полной проводимости. Новым является то, что предварительно перед измерением КДП пустую ячейку помещают в дополнительный отрезок коаксиальной линии, при этом ячейку включают как цилиндрический конденсатор в разрыв внутреннего проводника дополнительного отрезка коаксиальной линии, закороченной на выходе, и производят его калибровку, для чего определяют параметры эквивалентной электрической схемы дополнительного отрезка коаксиальной линии с расположенной в ней пустой ячейкой, затем заполняют ячейку исследуемым веществом и в диапазоне частот 1 МГц-100 МГц определяют КДП по формулам, связывающим S11 с параметрами эквивалентной схемы. Данный способ измерения КДП обеспечивает ее измерение в одной ячейке с низкой погрешностью во всем частотном диапазоне (1 кГц-6000 МГц).
Также известен способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих тел [2] в широком диапазоне частот в одной ячейке, используемой в диапазоне частот выше 100 МГц как отрезок коаксиальной линии, а в диапазоне ниже 1 МГц как цилиндрический конденсатор, при этом в диапазоне частот выше 100 МГц диэлектрическая проницаемость вычисляется через измеренные значения комплексного коэффициента передачи электромагнитной волны (параметра матрицы рассеяния S12), а в диапазоне частот ниже 1 МГц - через измерение полной проводимости. Новым является то, что для измерений в диапазоне частот 0,3-100 МГц используется дополнительный отрезок коаксиальной линии волновым сопротивлением 50 Ом сечения, большего, чем у ячейки, внутренний диаметр внешнего проводника. При этом ячейку включают как цилиндрический конденсатор в разрыв внутреннего проводника дополнительного отрезка коаксиальной линии, имеющего два СВЧ разъема, к центральным проводникам которых подключены с одной стороны центральный проводник ячейки, а с другой стороны - корпус ячейки через согласующий переходник в виде отрезка конической линии волновым сопротивлением 50 Ом, и производят его калибровку, для чего определяют параметры эквивалентной схемы дополнительного отрезка коаксиальной линии с расположенной в ней пустой ячейкой, затем заполняют ячейку исследуемым веществом и в диапазоне частот 0,3-100 МГц измеряют комплексный коэффициент передачи (параметр матрицы рассеяния S12) и по формулам, связывающим КДП с параметром S12, определяют КДП.
Недостатками известных способов-аналогов являются узкая область использования.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ моделирования при разработке новых типов антенн [3], заключающийся в уменьшении размеров антенны в M раз, увеличении магнитной проницаемости в М2 раз.
Недостатком способа-прототипа является невысокая точность получаемых результатов из-за отсутствия учета параметров почвы.
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей и повышение точности моделирования при разработке антенн.
Поставленная задача достигается тем, что в способе моделирования при разработке антенн, включающем подготовку площадки с подстилающей поверхностью, операции уменьшения антенны в M раз, где М - коэффициент моделирования, увеличения частоты в M раз, согласно изобретению выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн, диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ, проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей, в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, задают нужные значения рабочей частоты антенны, с помощью вычислителя выбирают параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимые для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля.
Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.
В начале работы способа моделирования осуществляем выбор площадки. Известно [3], что возможно моделирование антенных систем на основе принципа электродинамического подобия. В основе этого метода лежит принцип электродинамического подобия, который для случая размещения антенны в воздухе над идеально проводящей плоскостью имеет следующую формулировку [3]: «Если одновременно и в равной степени уменьшить линейные размеры антенны и рабочую длину волны, то основные электрические характеристики антенны - входное сопротивление и характеристики направленности - останутся неизменными».
Суть использования описанного метода моделирования заключается в возможности снизить затраты на изготовление экспериментальных образцов, уменьшая линейные размеры антенн в случае очень больших линейных размеров (ДВ, СВ, KB диапазон - десятки, сотни метров) или увеличении в K раз в случае маленьких размеров (СВЧ диапазон - сантиметры, миллиметры). При этом моделирование предполагает уменьшение размеров антенны в M раз, где М - коэффициент моделирования, увеличение частоты в M раз. Такое моделирование наземных и подземных антенн для получения адекватных данных предполагает формирование подстилающей поверхности - реальной почвы с необходимыми параметрами. Это становится возможным при получении диэлько-влажностной зависимости реальной почвы и формирования для моделирования подстилающей поверхности с искомыми параметрами. Для моделирования подстилающей поверхности выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн: диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ. Далее проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей. Одним из вариантов измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ является метод измерения с помощью регистрирующего устройства и зонда. Принцип работы зонда основан на определении характеристик колебательного контура, т.е. резонансной частоты f0 и ширины рабочей полосы частот Δf [4]. С помощью регистрирующего устройства фиксируют параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ среды, в которой проводят измерения. При этом измерения проводятся в различных точках антенных площадок.
Из собранных параметров в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ. Далее проводят подбор параметров диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимых для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля.
Источники информации
1. Патент №2478830, G01R 27/26, опубл. 10.02.2013 г.
2. Патент №2509315, G01R 27/26, опубл. 11.05.2012 г.
3. Г.А. Лавров, А.С.Князев. Приземные и подземные антенны. М., Советское радио, 1965 г., с.442-447.
4. Черняк Г.Я., Мясковский О.М. Радиоволновые методы исследований в гидрогеологии и инженерной геологии. - М.: Недра, 1973 г. - 176 с.
Claims (1)
- Способ моделирования типа подстилающей поверхности при моделировании антенн, включающий подготовку площадки с подстилающей поверхностью, операции уменьшения антенны в M раз, где M - коэффициент моделирования, увеличения частоты в M раз, отличающийся тем, что выбирают параметры подстилающей поверхности, влияющие на электрические и направленные свойства антенн, диэлектрическую проницаемость ε и удельную проводимость σ, проводят измерения диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ различных подстилающих поверхностей, в вычислителе создают базы данных диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, задают нужные значения рабочей частоты антенны, с помощью вычислителя выбирают параметры диэлектрической проницаемости ε и удельной проводимости σ, необходимые для получения нужного значения рабочей частоты антенны и напряженности ее поля.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130593/28A RU2570600C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Способ моделирования при разработке антенн |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014130593/28A RU2570600C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Способ моделирования при разработке антенн |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2570600C1 true RU2570600C1 (ru) | 2015-12-10 |
Family
ID=54846661
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014130593/28A RU2570600C1 (ru) | 2014-07-22 | 2014-07-22 | Способ моделирования при разработке антенн |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2570600C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113779653A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-12-10 | 纵目科技(上海)股份有限公司 | 雷达天线的测试/设计方法、系统、设备及可读存储介质 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4172255A (en) * | 1977-08-08 | 1979-10-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | HF coastal current mapping radar system |
SU1246197A1 (ru) * | 1985-02-15 | 1986-07-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Главная Геофизическая Обсерватория Им.А.И.Воейкова | Антенна система дл исследовани подстилающей поверхности |
US4698634A (en) * | 1985-07-10 | 1987-10-06 | Alongi Anthony V | Subsurface inspection radar |
RU2244322C1 (ru) * | 2003-04-02 | 2005-01-10 | Закрытое акционерное общество "Таймер" | Способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности и устройство для его осуществления |
RU2386143C2 (ru) * | 2008-06-02 | 2010-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" | Способ имитации радиосигнала, отраженного от пространственно распределенной динамической радиофизической сцены, в реальном времени |
-
2014
- 2014-07-22 RU RU2014130593/28A patent/RU2570600C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4172255A (en) * | 1977-08-08 | 1979-10-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Interior | HF coastal current mapping radar system |
SU1246197A1 (ru) * | 1985-02-15 | 1986-07-23 | Ордена Трудового Красного Знамени Главная Геофизическая Обсерватория Им.А.И.Воейкова | Антенна система дл исследовани подстилающей поверхности |
US4698634A (en) * | 1985-07-10 | 1987-10-06 | Alongi Anthony V | Subsurface inspection radar |
RU2244322C1 (ru) * | 2003-04-02 | 2005-01-10 | Закрытое акционерное общество "Таймер" | Способ радиолокационного зондирования подстилающей поверхности и устройство для его осуществления |
RU2386143C2 (ru) * | 2008-06-02 | 2010-04-10 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Ярославский государственный университет им. П.Г. Демидова" | Способ имитации радиосигнала, отраженного от пространственно распределенной динамической радиофизической сцены, в реальном времени |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Г.А. Лавров, А.С.Князев, Приземные и поземные антенны, Советское радио, М., 1965 г., с. 442-447. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113779653A (zh) * | 2021-08-02 | 2021-12-10 | 纵目科技(上海)股份有限公司 | 雷达天线的测试/设计方法、系统、设备及可读存储介质 |
CN113779653B (zh) * | 2021-08-02 | 2024-04-16 | 纵目科技(上海)股份有限公司 | 雷达天线的测试/设计方法、系统、设备及可读存储介质 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Robinson et al. | A review of advances in dielectric and electrical conductivity measurement in soils using time domain reflectometry | |
Visconti et al. | Electrical conductivity measurements in agriculture: The assessment of soil salinity | |
CN105137199B (zh) | 基于网络分析仪的介质介电常数测量方法 | |
US10309910B2 (en) | System and method to measure salinity of multi-phase fluids | |
CN103913640B (zh) | 一种精确测量介电常数的测试系统及方法 | |
Lewandowski et al. | 0.05–3 GHz VNA characterization of soil dielectric properties based on the multiline TRL calibration | |
CN103149449A (zh) | 基于模匹配的单端口同轴线式复介电常数测量装置及方法 | |
González-Teruel et al. | Measurement of the broadband complex permittivity of soils in the frequency domain with a low-cost Vector Network Analyzer and an Open-Ended coaxial probe | |
Szypłowska et al. | Soil complex dielectric permittivity spectra determination using electrical signal reflections in probes of various lengths | |
Casanova et al. | Design of access-tube TDR sensor for soil water content: Testing | |
US9805146B2 (en) | Electronic emulation of material impedance for standardization and calibration of electromagnetic measuring device | |
Chen et al. | A conformal FDTD method with accurate waveport excitation and S-parameter extraction | |
RU2570600C1 (ru) | Способ моделирования при разработке антенн | |
Schwing et al. | Radio to microwave dielectric characterisation of constitutive electromagnetic soil properties using vector network analyses | |
CN108680614A (zh) | 双螺旋高频电容传感器高含水油水两相流持水率测量方法 | |
Farhat et al. | Measuring the dielectric properties of soil: a review and some innovative proposals | |
RU2509315C2 (ru) | Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих веществ | |
Muller et al. | Optimising a modified free-space permittivity characterisation method for civil engineering applications | |
Jackson et al. | A novel microstrip slot antenna for permittivity measurement | |
Coetzee | A technique to determine the electromagnetic properties of soil using moisture content | |
Shen et al. | Wideband microwave sensor for downhole water-cut monitoring | |
Skierucha et al. | Estimation of Electromagnetic Sensor Measurement Volume Using Combined 3D EM Simulation and Electronic Design Software | |
Ishak et al. | Evaluation of FDTD modelling as a tool for predicting the response of UHF partial discharge sensors | |
RU2474830C1 (ru) | Способ измерения комплексной диэлектрической проницаемости жидких и сыпучих веществ в широком диапазоне частот | |
Chen et al. | UWB in-situ soil permittivity probe with a novel iterative permittivity calibration method |