3 Разработка программы по подготовке входных данных с геометрией излучателя и антенной решетки для программы mmana

В методе моментов любая антенна представляется как набор проводов. Каждый ее провод описывается: Х1, Y1, Z1 – координатами в трехмерном пространстве его начала и X2, Y2, Z2 – его конца, R – радиусом и Seg – сегментацией. Размерность всех этих величин может быть представлена либо в метрах, либо в длинах волн. В программе MMANA эти данные заносятся в таблицу во вкладке «Геометрия» (смотри рисунок 3.1).

Рисунок 3.1 – Вкладка "геометрия" в программе MMANA

Меню «описание антенны» позволяет вводить или редактировать данные антенны (смотри рисунок 3.2). Использование этой опции позволяет нам избежать ручного ввода каждого значения таблицы.

Рисунок 3.2 - Меню "Правка описания антенны" (А – количество проводов антенны, В – координаты каждого провода, С – радиус проводов в метрах, D – сегментация).

В системе компьютерной алгебры MathCAD мы выразили значение каждой координаты начала и конца провода антенны через функцию, зависящую от параметров геометрии излучателя. Рассчитанные данные упорядочиваются в виде матрицы, которая впоследствии экспортируется в меню «правка описания антенны» программы MMANA. Таким образом, был оптимизирован расчет и ввод данных антенны.

Для определения оптимальных геометрических параметров излучателей антенной решетки было выбрано три топологии (смотри рисунок 3.3), для каждой из которых составлялся алгоритм расчета данных и упорядочивающие их матрицы.

а) б) в)

Р исунок 3.3 – Топологии излучателей антенной решетки (а – тетраэдрическая с дополнительными проводниками; б – на основе пирамид с квадратным основанием; в – на основе пирамид с квадратным основанием и дополнительными проводниками).

3.1 5.1 Симметричный излучатель на основе тетраэдров (смотри рисунок 3.4)

Рисунок 3.4 – Геометрические параметры излучателя

Как оговаривалось ранее, входные данные рассчитываются функциями, зависящими от параметров геометрии излучателя: радиуса R, длины плеча между пирамидами h1 и высоты излучателя h2 (см. рис 3.4).

Например, для излучателя имеющего параметры R = 6 м, h1 = 1.8 м, h2 =

= 15 м, расчет координат выглядит следующим образом:

Матрица, упорядочивающая входные данные должна включать два дополнительных столбца с величиной радиуса проводов антенны, например В = = 0.05 м и значением сегментации C (пусть равной -1) применяемой в MMANA. Полученная матрица будет выглядеть следующим образом:

3.2 Симметричный излучатель на основе пирамид с квадратным основанием

Задаем геометрические параметры для расчета координат и матриц этой топологии (смотри рисунок 3.5): h1 = 1 м, h2 = 15м, а = 7.2 м. Расчет их производился аналогичным образом, и результаты их отражены в приложении.

Рисунок 3.5 – Геометрические параметры излучателя с квадратным основанием.

Полученная матрица входных данных будет иметь вид: