Основные характеристики и параметры антенн

Излучаемая мощность Р_и — мощность электромагнитных волн, излучаемых антенной в свободное пространство. Это активная мощность, так как рассеивается в пространстве, окружающем антенну. Следовательно, излучаемую мощность можно выразим, через активное сопротивление, называемое сопротивлением излучения R_и:

где I_а — эффективный ток на входе антенны.

Сопротивление излучения характеризует способность антенны к излучению электромагнитной энергии и в большей степени характеризует качество антенны, чем излучаемая ею мощность, поскольку последняя зависит не только от свойств антенны, но и от создаваемого в ней тока.

Мощность потерь Р_п — мощность, бесполезно теряемая передатчиком во время прохождения тока по проводам антенны, в земле и предметах, расположенных вблизи антенны. Эта мощность также является активной и может быть выражена через активное сопротивление, называемое сопротивлением потерь:

Мощность в антенне Р_а — мощность, подводимая к антенне от передатчика. Эту мощность можно представить в виде суммы излучаемой мощности и мощности потерь:

Коэффициент полезного действия (КПД) антенны η — отношение излучаемой мощности к мощности, подводимой к антенне:

Входное сопротивление антенны — сопротивление на входных зажимах антенны. Оно имеет реактивную и активную составляющие. При настройке в резонанс антенна представляет для генератора чисто активную нагрузку и используется наиболее эффективно.

Направленность антенны — способность излучать электромагнитные волны в определенных направлениях. Об этом свойстве антенны судят по диаграмме направленности, которая графически показывает зависимость напряженности поля или излучаемой мощности от направления. Практически пользуются нормированными диаграммами направленности, где величины, характеризующие напряженность поля или мощность излучения, выражены не в абсолютных значениях, а отнесены к максимальному значению. В целях упрощения обычно используют не пространственную диаграмму направленности, а ограничиваются диаграммами направленности в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной.

На рис. 1.4, а показана диаграмма направленности симметричного вертикального вибратора в горизонтальной плоскости,

Рисунок 1.4

а на рис. 1.4 б и в — в вертикальной плоскости в полярной и прямоугольной системах координат соответственно.

Шириной диаграммы направленности называют угол 2Θ (см. рис. 1.4, б и в), в пределах которого мощность излучения уменьшается не более чем в 2 раза по сравнению с мощностью в направлении максимального излучения. Так как мощность пропорциональна квадрату напряженности поля, то границы угла раствора диаграммы направленности определяются величиной от напряженности поля в направлении максимального излучения.

Коэффициентом направленного действия D -называется отношение плотности потока мощности, излучаемой данной антенной в определенном направлении, к плотности потока общей излучаемой мощности в обеих антеннах. Наибольший интерес представляет коэффициент направленного действияD в направлении максимального излучения:

Коэффициентом усиления антенны G_a - называется произведение коэффициента направленного действия антенны на ее КПД, т. е.

Этот коэффициент дает полную характеристику антенны: он учитывает, с одной стороны, концентрацию энергии в определенном направлении благодаря направленным свойствам антенны, а с другой стороны, уменьшение излучения вследствие потерь мощности в антенне.

Преимущественное излучение антенн в заданном направлении эквивалентно увеличению мощности передатчика. Следовательно, направленность передающей антенны весьма желательна. Исключение составляют антенны радиостанций, предназначенных для обслуживания определенного района, в центре которого находится станция. Такие антенны не должны обладать направленностью в горизонтальной плоскости.

Действующая высота антенны А_д. Количество энергии, излучаемой каждым элементом антенны, пропорционально проходящему по нему току. Так как распределение тока в антенне неравномерно, то излучение различными элементами неодинаково: оно наиболее интенсивно в пучности тока и равно нулю в узле тока (рис. 1.5).

Если площадь, охватываемую кривой распределения тока и проводом антенны, заменить равным по площади прямоугольником, то количество излучаемой энергии не изменится. Полагая основание прямоугольника равным по величине амплитуде тока в основании антенны I_мо, получаем высоту прямоугольника, называемую действующей высотой антенны ().

Рис. 1.5 К определению действующей высоты антенны Рис.1.6 Распределение тока в Г – и Т- образных антеннах

Особенно важно понятие действующей высоты для приемных антенн, у которых оно определяет величину наводимой в них ЭДС:

где Ε — напряженность поля. Для того чтобы увеличить А_д, стремятся по возможности обеспечить более равномерное распределение тока по вертикальной части антенны. Это достигается путем добавления к вертикальному проводу горизонтальных проводов, так называемых «емкостных шапок» На рис. 1.6, а и бпоказано распределение тока в Г- и Т- образных антеннах соответственно.

Дата добавления: 2014-11-29