Диаграмма направленности антенны и распределение поля в ее раскрыве

Напряженность электрического поля Е (j) обусловленная излучением антенны, является функцией амплитуды и фазы распределения поля в раскрыве. Можно определить Е (j), произведя векторное сложение составляющих, обусловленных различными элементами поля в раскрыве. Математическое суммирование всех составляющих, обусловленных элементами поля в раскрыве, дает напряженность поля в интегральном выражении. В общем случае вычислить этот интеграл невозможно. Однако можно получить приближенное решение, разбив пространство у раскрыва антенны на три зоны, определяемые математическими приближенными соотношениями. Границы между этими тремя зонами не являются четко выраженными, так как зоны переходят одна в другую.

Зона, находящаяся в непосредственной близости к раскрыву, назы­вается ближней зоной. Протяженность ее (считая от раскрыва) составляет несколько диаметров антенны.

За ближней зоной находится так называемая зона Френеля. В зоне Френеля лучи, идущие от излучающего раскрыва к точке наблюдения, непараллельны между собой и диаграмма направленности антенны изменяется с расстоянием. Наиболее удаленная от раскрыва зона называется зоной Фраунгофера, или дальней зоной. В зоне Фраунгофера расстояние между источником излучения и точкой наблюдения достаточно велико, и поэтому можно считать, что лучи, выходящие из раскрыва, параллельны между собой у цели (точки наблюдения). Граничное расстояние R_F между зонами Френеля и Фраунгофера обычно принимается равным R_F = D ² / l или R_F = 2 D ²/ l, где D —диа­метр раскрыва и l — длина волны, причем D и l выражаются в одних и тех же единицах. На расстоянии, определяемом D ² / l, усиление равно­мерно облучаемой антенны составляет 0,94 усиления зоны Фраунгофера в бесконечности. На расстоянии D ² / l усиление равно 0,99 усиления в бесконечности.

График напряженности электрического поля | Е (0, j)| называется диаграммой напряженности поля антенны. График квадрата напряжен­ности поля | Е (0, j)|² представляет диаграмму направленности антенны по мощности Р (0, j). В зоне Фраунгофера интеграл напряженности электрического поля, выраженный через распределение тока на поверхности антенны, опреде­ляется формулами преобразования Фурье.

Ниже с помощью уравнения (11) рассчитывается диаграмма напра­вленности антенны при различных одномерных распределениях поля в раскрыве. Принимается, что распределение фаз по раскрыву является постоянным и необходимо лишь учесть влияние распределения амплитуд.

Обратное преобразование Фурье позволяет определить напряжен­ность электрического поля при известном распределении фаз и амплитуд в раскрыве антенны. Раскрыв определяется как проекция антенны на пло­скость, перпендикулярную к направлению распространения волны. При этом тип антенны (антенна с отражателем, линзовая антенна или антенная решетка) не имеет значения.

Дата добавления: 2014-01-07