Диаграмма направленности

Понятие о ДН передающей антенны вводится с целью выяснения проблемы о рас­пределении в пространстве энергии, излучаемой ан­тенной. При этом различают ДН по напряженности поля или по мощ­ности. Но следует заметить, что они между собой жестко связаны.

ДН по напряженности поля - это зависимость амплитуды напря­женности элек­тро­­магнитного поля, излучаемого антенной, от угловых координат в пространстве при одинаковом расстоянии до нее. При­чем, выбор расстояния ограничен требо­ва­ни­ем нахождения измерителя в дальней зоне (зоне излучения) антенны:

,

где L_A – наибольший габаритный размер антенны.

Обозначается ненормированная ДН следующим образом:

E = E(θ,φ) = f^E(θ,φ); H = H(θ,φ) = f^H(θ,φ); при r = const.

Здесь θ, φ и r - координаты точки наблюдения в сферической системе коорди­нат.

Реально, при изучении электромагнитного поля в дальней зоне антенны ограни­чи­ваются рассмотрением только ДН по электрической составляющей ЭМП - E(θ,φ), т.к. здесь величины Е и Н связаны меж­ду собой волновым сопротивлением свобод­ного пространства: W₀ = 377 Ом и Н = Е / W₀.

ДН по плотности мощности (по мощности) - это зависимость плотности пото­ка мощности ЭМП, излучаемого антенной, от угловых координат в пространстве. Не­нормированная ДН по мощности обозна­чается следующим образом:

П = П(θ,φ) = f²(θ,φ); при r = const.

Плотность потока мощности - это поток электромагнитной энергии в единицу време-ни (1с) через площадку в 1 м. Ему соответству­ет физический смысл модуля вектора Умова-Пойнтинга

.

Таким образом, ДН антенны по мощности равна квадрату ее ДН по напряженности по­ля.

При сравнении нескольких ДН между собой удобней пользоваться не их абсо­лют­ными значениями, а относительными. Тогда при графи­ческом представлении они будут иметь все одну общую точку, соот­ветствующую максимуму излучения и чис­­­­­­­­ленно равную 1. Нормированная ДН по напряженности обозначается следующим обра­зом:

,

где Е_max или Н_max - напряженности электрического или магнитного полей в нап­­­­­­рав­лении максимального излучения.

Аналогично можем записать выражение для нормированной ДН по мощности:

Зная нормированные ДН, можно, обратно решая задачу, опреде­лить напряжен­ность поля и плотность потока мощности в произволь­ном направлении:

Е(θ,φ) = Е_max F^E(θ,φ); Н(θ,φ) = Н_max F^Н(θ,φ); П(θ,φ) = П_max F²(θ,φ); (1)

Дата добавления: 2014-01-15