[anfgrasp 0]

Меню Aperture field - Choose Near Cuts дает выбор из шести вариантов вывода полей в ближней зоне – по трем осям и в трех плоскостях. Режим познавательный и наглядный, законы оптики в переложении для дифракции э/м волн в цвете и объеме. Здесь возможности программы превосходят ресурсы времени.

Для начала убедимся, что режим Choose Far Cuts – Subreflector Blockage работает и присутствие контррефлектора изменяет поле вблизи антенны. Е-поляризация в плоскости, проходящей через фокус параболоида: Z=0, диапазон по Y по 10 длин волн.

Кстати, а как без MathType вводятся греческие буквы? Скрины выкладываю без обрезки боковых панелей, чтобы были видны настройки.

Амплитуда по Y без учета затенения: 0 дБ макс., -0,0754 дБ на оси.

Фазы по Y-координате без учета затенения.

А вот с учетом затенения амплитуды и особенно фазы распределены уже по другому.

Амплитуда по координате Y: двугорбое распределение с максимумом 0 дБ, на оси провал до -1.789 дБ.

Фазы распределения в ближней зоне с учетом затенения. Скачок фазы в окрестности 1-го кольца Эйри от 100.3 до 260.3 град.

Эффекты затенения программа видит.

Еще один тест: отображается ли дифракционный дребезг амплитуды в плоскости XOY, параллельной раскрыву параболоида Z=0.

Не отображается - в пределах 10 длин волн от оси функция распределения интенсивности гладкая. Уменьшим дискрету отсчета по поперечной координате Y в 10 раз: 1000 точек вместо 100

Центральная часть предыдущего скрина после перехода в Axis Manual X=±10 длин волн, Y от 0 до -2 dB. Дифракционная рябь в центральной части не видна и при таком масштабе. Физическая оптика или алгоритмы сглаживания?

[VCO 0]

Спасибо за замечание. Стартовая страница, с которой скачивал еще в феврале: http://www.com.uvigo.es/index.php?option=c...154&lang=en. На ней внизу были обе ссылочки.

Университет все-таки, надо полагать, бюджет для хостинга не безграничен. Два года все было выставлено для свободного доступа.

Ссылки и сейчас на том же месте, но закачка в лучшем случае обрывалась после 495 Байт, в худшем - вообще брокиловалась. Проблема также всплывала на Эдаборде, поэтому отмёл предположения о моих кривых руках.

Руководство на английском прикрепляю здесь ICARA_V1_2_UserManual.rar, а дистрибутив выложен в этом месте:

https://rapidshare.com/files/1533391442/ICARA-V1_2_Setup.rar.

Большое СПАСИБО за аттачи и посты! Завтра передам софт нашим антеннщикам, пускай заценят.

Говорят, что в Москве кто-то уже крякнул Antenna Magus Professional v3, в сети пока не нашёл...

[anfgrasp 0]

То, что авторы писали о своей программе «A public version of the software can be obtained free of charge

from the WEB of the Antenna group» ( Бери, если надо) – это был с их стороны умный маркетинговый ход на фоне доминирования GRASP.

Публикации и доклады на конференциях интересны узкому кругу специалистов и контрактов не гарантируют. А так, через свободный доступ, работы засветились, пошли контракты с European Space Agency (ESA) и с их родными связистами SPANISH MEC-FEDER PROJECT TIC2001-3330, SPANISH MEC-FEDER PROJECT ESP2005-01894, участие в модернизации шведского радиотелескопа в Онсала и т.д.

Если они убрали этот софт, то где-то рядом должно быть выложено развитие ICARA в сторону задач, которые под силу FEKO: у антенной группы Университета Vigo был ряд докладов о спутниковых бортовых антеннах и антеннах наземных пунктов. Задачи серьезные, прибыльные, под них можно было развить собственный софт.

 

[anfgrasp 0]

Посмотрим как обстоит дело с дифракционными эффектами в меридиональной плоскости YOZ в окрестности действительного фокуса Кассегрена.

Выберем область от раскрыва облучателя в направлении вторичного зеркала Z=F÷F+20λ, Y=±10λ и рассчитаем распределение в двух режимах – ФизОптикой и ФизОптикой+ФизТеорияДифракции с тремя вариантами вывода расчетных данных:

- 3D (интенсивность поля+пространственные координаты Y и Z),

- линиями равных интенсивностей для плоскости YOZ и

- распределениями интенсивности по осевой координате Z.

Левые рисунки – расчеты ФизОптикой, правые – ФизОптики+ФизТеорияДифракции. Ищем различия.

Околофокальная область Z= F÷F+20λ Z, Y=±10λ в 3D.

Точки размещены очень плотно. Различия если и есть, то не очень заметны.

Околофокальная область в Counter Plot.

Здесь проявляется неудобство пользовательского интерфейса: при работе в режиме линий равных интенсивностей с опцией Rotate 3D нужны ловкость и сноровка при повороте графиков мышкой. Но результаты стоят того. Отличия результатов, полученных разными методами, здесь тоже не видны.

Последний шанс увидеть эффекты применения ФТД в окрестности фокуса – распределение интенсивности по оси антенной системы Z

Распределение по оси Z в окрестности фокуса с рябью, которой не доставало в апертурной плоскости.

В этой ситуации сказывается другой недостаток интерфейса– маркер можно гонять только по свежему графику, т.е. программа обсчитала и тут же его анализируем. И тем не менее, можно убедиться, что распределения по оси симметрии антенны OZ до уровней -50 дБ у ФО и ФО+ФТД совпадают 5-го знака.

Сложность в поимке эффекта состоит в малости полей от кромки контррефлектора, которые и учитывает ФТД. Поищем в другом месте, как указано зеленым цветом на скрине справа:

Распределение поля в Е-плоскости. Осевая координата вершины гиперболоида Z=-0.060. На периферии распределения (верхняя часть скринов, синий цвет – уровни – 40 дБ) и есть искомые отличия в расчете двумя методами.

 

[anfgrasp 0]

В антеннах Кассегрена есть одна маленькая проблема, которая может стать большой неприятностью при настройке – стоячая волна (реакция облучателя на контррефлектор). Раскрыв рупора и центральная часть вторичного зеркала образуют открытый резонатор, который в присутствие неоднородностей в самом облучателе, смазывает 1-е нули и первые боковые лепестки, а это ориентир при совмещении механической и электрической осей антенны. Как должна выглядеть стоячая волна в свободном пространстве в области между облучателем 1 и вторичным зеркалом 2 в переложении ICARA?

Просмотрим в ФО распределение поля в выделенной на скрине области, смещая вторичное зеркало 2 с шагом лямбда/4 от расчетного положения. Фиксировать интенсивность будем в плоскости, перпендикулярной оси и проходящей через середину межфокального отрезка гиперболоида.

Открываем меню Tolerance, в окне Length Increment выставляем шаг перемещения контррефлектора от расчетной точки - лямбда/4 в метрах, раскладка англ.

В окне Surface (+Feed) displacement возле Z жмем - , отсчет в окошке будет равен шагу смещения пары Контррефлектор – Облучатель.

Возращаем облучатель на место: Feed Point – возле Z нажать +, скомпенсировав предыдущее перемещение. OK.

Предлагается перерасчет токов, соглашаемся, но следим за руками – норовит почему-то вернуться на родные 10 ГГц. Переустанавливаем свою частоту, поляризацию и уровень пьедестала в распределении.

Далее в меню PO Analysis – Aperture Field – YZ plane выставляем границы рассчитываемой области и число точек по каждой координате, например 200х200. Каких-то 30-40 минут ожидания и вот он результат: Контррефлектор с осевой координатой вершины Z=-0.0604 м за пределами правого края графика, облучатель с координатой раскрыва Z=-0.238 м за пределами левого края:

Общая картина интереференции получена. Распределения в более крупном масштабе проще и быстрее можно получить как осцилляции вдоль оси Z, помечая hot point–маркером уровни интенсивности при фиксированной координате Z=-0.12. Далее скрины соответствуют таким положениям контррефлектора (слева-направо): -лямбда/2, -лямбда/4, 0, +лямбда/4, +лямбда/2:

 

Период, как принято среди стоячих волн - лямбда/2. Есть два дополнительных момента, о которых можно было бы порассуждать в другой раз:

- распределения дополнительно промодулированы с большим пространственным периодом, чем лямбда/2. Источник?

- референсная плоскость отсчета фаз.

Распределения на оси – это лишь часть задачи о переотражениях в полной постановке. Тем не менее, программа видит стоячую волну и возможны предварительные оценки КСВН.

[anfgrasp 0]

При расчете распределений ближнего поля программа дает вожможность учитывать или не учитывать прямое излучение от облучателя, попадающее на апертуру мимо вторичного зеркала.

Насколько серьезен этот вклад в апертурное распределение?

ФО+ФТД. Меню PO Analysis – Aperture Field – XY plane. Масштаб по каждой из поперечных координат – ½ диаметра главного зеркала. Слева результаты расчетов без учета прямого поля облучателя, справа – с учетом:

То же для изофот

То же для Sample Y 1000 отсчетов

На первый взгляд правая колонка скринов – явный перебор. Не может такого быть в природе: дополнительное излучение проявилось вместо периферии распределения в области тени вторичного зеркала.

Оказыватся такое может быть. Здесь проявляются чудеса масштабирования по оси ординат: работаем с логарифмами отношений амплитуд. Нормировка проводится относительно максимальной величины поля в пределах апертуры. Какое из значений взято за экстремум? Один из интерференционных пиков суммы переотраженных полей и прямого излучения первичного источника для конкретно выбранных частоты и продольной координаты.

 

[amitrofanov 0]

Если не ограничиваться только ГРАСПом или ТЕКРОЙ, то можно посмотреть программы, написанные на фортане или Делфи определенным сообществом по тематике Больших зеркальных антенн. Метод реализован - ФО. Рассматриваются как идеальные фасеты ГЗ , так и с неровностями и смещениями самих панелей относительно гомологического параболоида. Так же есть возможность моделировать поведение КР (смещения , повороты, ..) и наклонно падение плоской ЭМВ или поле от точеччных источников (диполей). Ссылка на результаты расчета см. http://www.sao.ru/hq/vam/conf_spbf/docl/Dubarenko.pdf (стр. 70).

 

[anfgrasp 0]

Спасибо за ссылку. Правда, в этой презентации доклада только 56 стр. Проблема знакома в части увеличения точности калачевских зеркал.

Наведение-сопровождение не мой профиль.

Если не сложно, я понимаю краткость форумных записей да занятость, два вопроса:

1) ТЕКРА - что это и что оно умеет?

2) Чем закончилась модернизация? Это ведь Озера, не Симеиз. В Крыму это все и не начиналось.

[anfgrasp 0]

Для работы с диаграммами направленности вернемся в Главное меню

Здесь в левой нижней части на панели PO-Analysis отметим меню расчета диаграмм Far-Field Analysis.

Меню Far Field: Choose FAR Cuts предлагает 4 варианта расчета диаграмм:

- Phi constant cuts,

- Theta Constant Cuts,

- U – V plots,

- X – symmetry.

Выбираем меню Far Field: Choose FAR Cuts - Phi constant cuts – сечения ДН для фиксированного полярного угла Phi.

Оставим настройки по умолчанию. Жмем Compute Far Field. Программа рассчитает диаграмму для выбранной ранее геометрии системы в удобных на ее усмотрение пределах и выдаст результат в окне Grafics: Far Field: Phi constant cuts

Меню Plotting в верхней левой части этого окна позволяет сделать выбор из трех видов изображений в центральной части:

- Phi constant cuts,

- Fed Surface,

- Geometry Surface.

 

 

[anfgrasp 0]

Переключившись в режим Fed Surface в меню Far Field – Plotting (слева-вверху), получим красочное распределение плотностей индуцированных токов на поверхности главного зеркала (Figure – Chosen Surfase 2)

или на поверхности контррефлектора (Figure – Chosen Surfase 1)

Здесь же на правой панели Display Setting можно выбрать цвет фона, повернуть изображение и изменить масштаб 3D-картинки. Ярко-сочно, завораживает, но не более.

Нажав слева-внизу Open to Export можно сохранить эту красоту в формате .fig, который ближе к LaTeX

.

Если после сохранения файла снова вернуться в Grafics: Fed Surface, то бокс с рефлекторами окажется пустым – вся информация о распределениях токов экспортирована. Наглядное подтверждение о материальности информации, однако.

Выбрав в левом верхнем меню Far Field – Plotting режим Geometry Surface, получим графическое напоминание о геометрии антенны, диаграммы которой считаются

[anfgrasp 0]

Перед тем, как подробно остановиться на самом интересном меню Far-Field Analysis- Phi constant cuts просмотрим предлагаемые программой варианты построения 3D–диаграмм.

В режиме объемных ДН Choose FAR Cuts – U-V plots строятся 3D–диаграммы в координатах обобщенных антенных параметров. Их диапазоны задаются в окнах Min Value и Max Value с дискретизацией Number of values

Результаты счета можно сохранять как 3D-графики или как контурные распределения – изофоты для основной и кроссполяризованной компонент в режимах Analysis-Magnitude

и Analysis-Contour plot

Еще одна экзотическая форма для трехмерных ДН доступна в Post-Processing для U-V plots

Мне кажется, что 3D опции - это в основном демонстрация возможностей алгоритмов. Они полезны на заключительных этапах синтеза антенн, для отчетов и докладов. Поскольку режим 3D-графики имеет больше презентационный характер, вторым ограничением версии ICARA 1.2 приближенным значением главного максимума ДН здесь в 3D-представлении можно и пренебречь. Точные величины усиления программа выдает в рассмотренном ранее режиме двумерных диаграмм Far Field: Choose FAR Cuts.

А вот 3D-меню Far Field: Choose FAR Cuts опция X – symmetry осталась для меня загадкой

Для симметричных антенн и диаграмм эта опция выглядит избыточной, т.к. предлагает картину распределения поля относительно плоскости рисунка XOZ. Задаваемые для построения диапазоны углов альфа и бета позволяют предположить, что это углы, представленные ниже на левом скрине, т.е. передняя полусфера антенны. Плоскости симметрии в таком случае соответствует угол бета=90 град.

Диаграммы в режиме X – symmetry, по-видимому, интересны для антенн с несколькими облучателями и разносом электрических осей в плоскости YOZ, ортогональной плоскости чертежа.

Тем не менее, представление о возможностях этой опции нами получено и можно двигаться дальше.

 

[anfgrasp 0]

Вернемся к панели PO-Analysis в меню расчета диаграмм Far-Field Analysis- Phi constant cuts. Здесь установим не машинные, а свои параметры для расчета ДН.

На мой взгляд, привычнее последовательно просчитать три сечения ДН для 3-х значений полярного угла Phi: 0, 45 и 90 градусов (Н-плоскость, плоскость кроссполяризованного излучения и Е-плоскость соответственно).

В окнах

THETA min = 0 (для симметричных антенн с максимумом ДН на оси достаточно просчитать половину диаграммы).

THETA max =максимальная величина азимутального угла - отсчитываем от оси 2-3 ширины ДН по половинной мощности. Этого должно хватить, чтобы увидеть 3-й боковой лепесток.

THETA Number of values – число точек расчета диаграмм. От 100 и более точек, хотя алгоритм сглаживания сплайнами в программу включен.

Рассчетное усиление выводится в окне Far Field – Maximum Gain, dBi с умопомрачительной точностью в четыре знака после запятой. В жизни, как правило, это счастье достается с точностью на три порядка меньшей.

Результат расчета программа представит в окне Grafics: Far Field: Phi constant cuts – ко- и кроссполярные ДН при фиксированном полярном угле Phi.

Ниже диаграмм на панели User Recorder Data программа напомнит о том, что именно рассчитано и изображено.

Опция на левой панели Display Setting – Show Hot Value позволяет, как и в разделе Antenna Configuration, зажав ЛевКнМыши маркер, проехаться ним по диаграмме. Программа отследит за мышкой уровеньДН и угловую координату в левом нижнем углу окна. Без ручки и бумаги не обойтись, чтобы зафиксировать основные параметры ДН: ширину по -3 дБ, -10 дБ и по первым нулям, уровень первого бокового.

 

 

[anfgrasp 0]

Рассмотрим сохранение результатов счета.

В окне Far-Field Analysis- Phi constant cuts убираем кроссполяризационную ДН: на панели Analysis метка Crossspolar.

Представление разработчиков программы о ДН несколько отличаются от принятых на наших просторах, но это поправимо переключением в Display Settings-Axis из Axis Auto в режим Axis Manual и установкой в графах Axis X, Axis Y пределов для осей.

Если хотим воспользоваться программными сервисами, жмем слева-внизу Open to Export и сохраняем изображение как файл формата .fig.

Картинка – это всего лишь картинка. Для сравнения диаграмм антенн с различной геометрией необходимо сохранять их массивами данных.

Жмем на нижней панели Lobe Analysis. Программа перейдет в Post-Processing – режим подготовки и сохранения данных.

Здесь желательно повторить все пасы с переходом на правой нижней панели Display - Axis из Axis Auto в Axis Manual и выставить необходимые пределы по обеим осям.

Жмем Save E-Field, выбираем папку и записываем массив данных в txt-формате.

Программа сохранит ко- и кроссполярные диаграммы массивом N строк на 4 столбца. Число строк N соответствует количеству точек расчета ДН Number of values в меню Far-Field Analysis- Phi constant cuts + две служебные строки: начало Efar= и конец массива endEfar.

В каждой строке I/O-файла информация расположена в таком порядке: кополярная ДН, ее фаза, кроссполярная ДН, фаза кроссполярной ДН.

[anfgrasp 0]

Диаграммы зеркальных антенн со смещенным облучением и настроечные диаграммы для предварительной диагностики антенны можно получить через дополнительную опцию Subreflector and Feed relocation, открываемую из Главного меню панелью Tolerance.

Здесь Active surface – число отклоняемых или смещаемых от оси системы зеркал: 1 соответствует манипуляциям с парой контррефлектор-облучатель.

В окошки Angular increment и Length increment заносим шаг отклонения и смещения в градусах и метрах соответственно. Далее последовательно нажимая + или – отклоняем пару контррефлектор-облучатель в плоскости YOZ (about X), XOZ (about Y) или XOY (about Z).

Аналогично делается смещение этой пары объектов вдоль любой из осей, например по оси OX

Облучатель можно двигать и наклонять, вращать вокруг его оси отдельно от вторичного зеркала инструментами Feed rotation, Target point, Feed point в правой части панели. Шаги отклонения-смещения при этом будут теми же, что и для вторичного зеркала.

Далее, если нажать ОК, последует предложение пересчитать эквивалентные токи на поверхности зеркала для новой геометрии и отредактировать параметры облучения. Здесь повторяется ситуация, когда программа предлагает свои родные испанские 10 ГГц и уровни пьедесталов в 12 дБ. Переупрямливаем и выставляем свои собственные поляризацию, длину волны/частоту, уровни пьедесталов распределений или показатели степеней для cos. Жмем OK на панели Feed Configuration и после пересчета токов переходим в меню расчета ДН Far-Field Analysis- Phi constant cuts.

[anfgrasp 0]

Меню Tolerance дает возможность подготовиться к настройке антенны. Результат расчетов – диаграммы идеальной антенны в главных плоскостях и в плоскости максимума кроссполяризованной компоненты, а измеренные диаграммы свежесобранной антенны лишь отдаленно напоминают теоретические изыски.

При настройке и измерениях полезно иметь под рукой серию расчетных диаграмм, соответствующих различным рассогласованиям и смещениям. Такую возможность авторы программы предусмотрели.

В качестве примера серия скринов-диаграмм при осевом перемещении контррефлектора от положения в -1/2 длины волны до координаты +1/2 длины волны в направлении, указанном красной стрелкой на первом скрине с шагом в ¼ лямбда.

Настройка контррефлектора – самая острая в антеннах Кассегрена. Какая из приведенных диаграмм соответствует расчетной геометрии, ясно без комментариев.

Диаграммы менее чувствительны к перемещению облучателя в пределах в 4 раза больших, чем для контррефлектора.

Здесь интересно обратить внимание на усиление и асимметрию изменений ДН как для вторичного зеркала, так и для облучателя.

Меньшая чувствительность антенны к перемещениям облучателя понятна из распределений в окрестностях фокусов антенны Кассегрена. Вблизи облучателя – вытянутый вдоль оси антенны эллипсоид, образованный линиями равных интенсивностей, в то же время вблизи контрефлектора распределение поля по оси - быстроменяющаяся функция.