高層建筑對鄰近天線輻射特性的影響

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1、18工年9,月中司種學(xué)第5期高*層建筑對鄰近天線輻射特性的影響陳涵奎張錫年孫乃華(華東師范大學(xué))摘要,.本文用理論分析和實(shí)驗(yàn)測量兩種方法研究了高層建筑對部近天線的影響問題,:在理論分析中建立了兩種不同的物理模型把高層建筑物當(dāng)作一個無源的單極天.,線;把高層建筑物當(dāng)作一個無限長的理想導(dǎo)電圓柱對第二種模型分別用互易定理和并矢Geren函數(shù)的方法進(jìn)行了研究.實(shí)驗(yàn)測.理論計(jì)算量是以模擬原理為基礎(chǔ)的.和實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得很好.,,欠65米的高層建筑計(jì)劃在廣播發(fā)射臺附近建造一座26層高98米截面為50廣播發(fā),9.8射臺的發(fā)射天線為60米高的T型天線工作在90千赫天線與建筑物之間的距離為60米.要求研究建筑物

2、對天線所產(chǎn)生的場強(qiáng)和天線的輻射方向圖的影響程度.我們從理論分析和模擬實(shí)驗(yàn)測量兩個方面對該問題進(jìn)行了研究.在理論分析中,采用了兩種不同的物理模型:一是把建筑物當(dāng)作是一個四分之一波長的無源單極天線;一是把建筑物當(dāng)作是一個無限長的.,.理想導(dǎo)電圓柱對于第一種模型,在這兩個模型中地面都當(dāng)作為理想的導(dǎo)電平面求得在最..71.,不利的方向上場強(qiáng)最大減弱為0分貝對于第二種模型當(dāng)圓柱半徑分別取2多米和325.·,2.,米時場強(qiáng)最大減弱分別為12分貝和264分貝應(yīng)用互易定理所得到的理論結(jié)果與從并矢Gren函數(shù)方法所得到的理論結(jié)果是完全一致的.,2500,測量采用2500兆赫的微波在模擬實(shí)驗(yàn)測量中建筑物的大小縮

3、小為實(shí)際的分之一..,,,頻率為實(shí)際工作頻率的2500倍測量結(jié)果給出在最不利的方向上場強(qiáng)的最大跌落為23...分貝,212分貝和264分貝之間測量結(jié)果與理論數(shù)值計(jì)算的結(jié)果相符得很介于理論計(jì)算值好.一、理論分析1.模型A—把高層建筑物作為一個無源單極天線,也就是建立適進(jìn)行理論分析的第一步是要把復(fù)雜的實(shí)際問題簡化為可處理的物理問題當(dāng)?shù)奈锢砟Ｐ?對于這個問題,最簡單的物理模型是把發(fā)射臺天線當(dāng)作四分之一波長的單極,.天線高層建筑則當(dāng)作為一個與建筑物同高的無源的單極天線因?yàn)楦邩堑母叨扰c四分之一波長相差不多,為了進(jìn)一步簡化,我們把無源天線的高度也當(dāng)作四分之一波長.地面則當(dāng)作為本文1980年8月9日收到*

4、參、陸成忠和微波研究室的儲雪子、顧浩然、毛嘉亨等同志加本工作的還有研究生李明義國科學(xué)9年8一個理想的導(dǎo)電平面.,,根據(jù)鏡象原理在一個理想導(dǎo)電平面上的兩個四分之一波長單極天線模型相當(dāng)于兩個半.,波偶極天線模型因有源天線和建筑物之間的距離為860米在把有源天線認(rèn)為工作于1000..0,22~21千赫而不是9千赫時它相當(dāng)于86波長這時兩個等效天線之間的互阻抗為乙2~....一.48+抖.6歐姆舊阻抗Zl,或22為731十142,歐姆如果以I、表示有源天線上的電流,以:,I:12:I表示無源天線上的電流則和之間的關(guān)系為2le少“.1~左1(l).,..00夕86a一一12907。.3950E。在此特

5、殊情況下很容易算出友~弧度或~一夕設(shè)以表,.示單獨(dú)由于z,而產(chǎn)生的遠(yuǎn)區(qū)場強(qiáng)E,表示總的場強(qiáng)在觀察點(diǎn)的總的場強(qiáng)由下式確定:。eos,,s,,刀二刀斌(1十友價)+友;n中(2)式中c“,3必一夕dos價十()夕為電磁波在自由空間的傳播常數(shù).根據(jù)(2,可以求出天線的輻射方向圖場強(qiáng))式的最大增強(qiáng)方向(極大點(diǎn)方向)和最大減弱方向,.(極小點(diǎn)方向)分別由下式給出:最大增強(qiáng)方向,_「幾/。1a`一”(4),一oc飛丁、一丁燈`石/聲幼兀圖1模型A最大減弱方向:.,_「幾/1口1cosn,4b中~s一、十一一一】r()Ld22兀/J打,,,`.~0士l士2二,.“除了由這兩式表示以外幣等于。和也是

6、場強(qiáng)的極大點(diǎn)方向或極小點(diǎn)方向,由(4a)和(4b)式確定的極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的場強(qiáng)的增益或損失用分貝表示時可由下:式給出.增益或損失一20109(1土交)分貝(5),二,,對所考慮的情形在幣從。至2的變化范圍內(nèi)總共有12個極大點(diǎn)和12個極小點(diǎn)場強(qiáng)..在最有利方向上的最大增強(qiáng)為0“分貝,在最不利方向上的最大減弱為071分貝.有建筑物,.存在時的天線輻射方向圖如圖2所示,對給定的輸人功率(應(yīng)是單極天線的二倍):有源天線上的電流可由下式確定p一生Rc211一`1`獷·(6)2登).當(dāng)饋人單極天線的功率為50千瓦時,在等效有源天線上的電流輻值為52斗安培.,、圖3中給出有高樓存在時場強(qiáng)最大損失和方向圖上

7、出現(xiàn)的極大點(diǎn)極小點(diǎn)總數(shù)N與距離.,d的變化關(guān)系對于給定的d極大點(diǎn)和極小點(diǎn)個數(shù)可以用電子計(jì)算機(jī)求得,也可以用圖解.由于,.法求得方向圖的連續(xù)性極大點(diǎn)和極小點(diǎn)的個數(shù)相等第期5陳涵奎等高層建筑對鄰近天線輻射特性的影響場強(qiáng)最大損_3距離幾d)洲功、“口ad+3距離又d)ǎ弧人度à弓`ǎó日八“夕J十“圖用模型所得輻射方向圖場強(qiáng)3最大損失和一周內(nèi)極值點(diǎn)總數(shù)圖的理論計(jì)算結(jié)果N與距離的變化d關(guān)系.模型一一把B高層建筑物作為