Характеристики и параметры приемных антенн

Радиоволн

В общем случае конец вектора Е описывает за период высокой частоты эллипс (положения 1,2,3,..., 12 на рисунке 7.8, а). Такая волна называется эллиптически поляризованной. Параметрами ее, а, следовательно, и антенны, излучающей эту волну, являются:

1. Коэффициент эллиптичности m_э, равный отношению малой полуоси

эллипса ОВ к большой ОА: m_э = ОВ/ОА.

Частотные случаи поляризации: круговая (рисунок 7.8, б), когда m_э =1 (ОА=ОВ) и следовательно конец вектора Е описывает круг; линейная (рисунок 7.8, в), когда m_э =0 (ОВ=0), т.е. эллипс вырождается в прямую линию и вектор Е, как и перпендикулярный ему вектор Н сохраняет неизменное направление.

2. Угол наклона γ _z, γ _y (рисунок 7.8, а) - это угол наклона большой оси поляризованного эллипса относительно О_z или О_у соответственно.

3. Направление вращения вектора Е. Различают поля правого и левого вращения, которым соответствует движение вектора Е по и против часовой стрелки с позиции наблюдателя, смотрящего вдоль направления распространения волны О_х. Например, если ось О_х направлена на читателя, то представленные на рисунке 7.8, б поля левого вращения.

Напомним, что волны с круговой и эллиптической поляризацией
складываются из двух линейно – поляризованных волн, которые сдвинуты по фазе на 90⁰ и имеют взаимно перпендикулярные векторы Е.

Характеристики и параметры приемных антенн те же, что и передающих, но физический смысл их имеет некоторые особенности.

Пусть плоская волна Т, векторы которой Е, Н, П направленны согласно рисунку 7.9, а, пересекает приемный вибратор А. Как видно электрические силовые линии (отмеченные точками и крестиками) параллельны вибратору, а линии магнитного поля перпендикулярны ему. Электромагнитное поле волны наводит ЭДС в вибраторе и тем самым уподобляет его генератору с ЭДС и внутренним комплексным сопротивлением ; нагрузкой этого генератора служит комплексное входное сопротивление приемника (рисунок 7.9, б).

Рисунок 7.9 – Электромагнитное поле приемной антенны (а) и ее

эквивалентная схема (б)

Значение и характер сопротивления определяется тем, что ЭДС вызывает в приемной цепи ток , который, проходя по вибратору, вызывает излучение бегущей волны с синфазными электрическим и магнитными полями, что соответствует сопротивлению излучения R_∑; потери энергии в самом вибраторе, что соответствует сопротивлению потерь R_П; стоячую волну, ограниченную радиусом вокруг вибратора, со сдвинутым на 90⁰ электрическим и магнитным полями, что соответствует реактивному сопротивлению Х_А.

Эти волны вторичные, они интерферируют в зоне действия приемной антенны с первичными волнами. Поэтому результирующее электромагнитное поле приемной антенны (рисунок 7.9, а) отличается по своей структуре от полей вблизи передающей антенны.

Исходя из полученной эквивалентной схемы (рисунок 7.9, б) определяем действующие значение тока в приемной антенне

(7.18)

и мощность, поступающую от антенны в приемник,

. (7.19)

Так как приемная антенна играет роль источника ЭДС по отношению к приемнику, то эта мощность достигает максимума Р_{пр макс} при полном согласовании сопротивлений и , т.е. при Х_А+Х_пр=0 и R_А=R_пр:

. (7.20)

Характеристика направленности приемной антенны – это зависимость ЭДС в антенне от направления проходящей волны. Убедимся на примере диполя Герца, что направленные свойства антенны одинаковы при работе ее на передачу и на прием.

Диполь длинной l пересекается электромагнитной волной с плотностью потока мощности П под углом θ к оси диполя (рисунок 7.10).

Рисунок 7.10 – Приемный диполь Герца

При таком направлении волны вектор электрического поля Е образует угол 90 º –θ с осью диполя, а тангенциальная составляющая электрического поля . Следовательно, ЭДС, индуцируемая в диполе,

. (7.21)

Из формулы (7.21) видно, что характеристика направленности приемного диполя Герца F(θ)=f(θ)=sinθ такая же, как и передающего.

Направленное действие приемной антенны приобретает особое
значение в связи с тем, что основной задачей ее является получение на
входе приемника максимальной мощности сигнала по сравнению с мощностью помех. Предположим, что помехи поступают в антенну со всех
направлений. Если антенна остронаправленная, то они принимают помехи в пределах малого телесного угла. В результате отношение сигнал помеха на входе приемника возрастает.

Если же помехи имеют какое-нибудь преимущественное направление, отличное от направления полезного сигнала (рисунок 7.11), то отношение сигнал/помеха можно еще более повысить. Для этого ДН антенны должна иметь ярко выраженное направление нулевого приема, которое совмещают с направлением помехи; правда, теперь направление сигнала может не совпасть с максимумом луча ДН, тем не менее отношение сигнал/помеха окажется высоким даже при широкой ДН.

Рисунок 7.11 – Увеличение отношения сигнал/помеха при помощи

Дата добавления: 2017-02-01