Амплітудні характеристики спрямованості

Параметри антен

Класифікація антен

В основах всіх фізично реалізованих методів створення антен з високим ступенем спрямованості випромінювання лежить принцип розподілу, що підлягає випромінюванню потужності по великому числу просторово рознесених випромінювачів.

Всі антени можна розділити на дві великі групи:

- випромінюючі проводи (вібраторні антени);

- випромінюючі поверхні;

Антени, що мають площу розкриву (апертуру), називаються апертурними. У системах передачі, що працюють на частотах вище 1 ГГц, використовуються випромінюючі поверхні; на більше низьких частотах - випромінюючі проводи.

Вібраторні антени:

- симетричний вібратор;

- несиметричний вібратор (штирова антена);

- петлевий вібратор;

- багатовібраторні антени (антенні решітки, антена типу біжучої хвилі).

Апертурні антени:

- рупорні;

- параболічні;

- рупорно-параболічні;

- дводзеркальні;

- перископічні й ін.

Основними параметрами антен є: амплітудна характеристика спрямованості; діаграма спрямованості; коефіцієнт спрямованої дії; коефіцієнт підсилення; ефективна площа антени; коефіцієнт захисної дії та ін.

Спрямовані властивості антени прийнято визначати амплітудною характеристикою спрямованості, тобто залежністю напруженості випромінюваного антеною поля в точці спостереження від кутів і (рис.2.2) при .

Рисунок 2.2

Зручніше користуватися нормованою характеристикою спрямованості

. (2.1)

Нормовані характеристики спрямованості за потужністю

. (2.2)

Діаграма спрямованості – графічне зображення амплітудної характеристики спрямованості.

Звичайно діаграми спрямованості будують для двох головних площин: горизонтальної (площина ) і вертикальної (площина ). Ці площини, як правило, вибираються так, щоб в одній з них був розташований вектор , а в іншій .можуть бути побудовані як у полярній (рис.2.3), так і в прямокутній системі координат (рис.2.4). Напрямок максимального випромінювання називається головним напрямком, а відповідний йому пелюсток - головним. Інші пелюстки є бічними.

Рисунок 2.3

Рисунок 2.4

Головна пелюстка характеризується звичайно шириною по половинній потужності , що знаходиться з на рівні 0,707 (або на рівні - 3, якщо остання побудована в логарифмічному масштабі).

Коефіцієнт направленої дії характеризує здатність антени концентрувати випромінене електромагнітне поле, у будь-якому напрямку, являє собою відношення щільності потоку потужності, випромінюваного антеною в даному напрямку (див. рис.2.3), до усередненого в усіх напрямках щільності потоку потужності .

(2.3)

Чим більше , тим вужче головний пелюсток і менше відносний рівень бічних пелюстків. Для апертурних антен

(2.4)

де - геометрична площа розкриву (апертури) антени;

- коефіцієнт використання випромінюючої поверхні (апертури). ;

- довжина хвилі.

У більшості антен радіорелейних і супутникових систем передачі ширина по половинній потужності у вертикальній і горизонтальній площинах однакові

. (2.5)

Коефіцієнт підсилення враховують к.к.д. антени й дорівнює

. (2.6)

У діапазоні дециметрових і сантиметрових хвиль , то можна вважати . Звідси, коефіцієнт підсилення антени можна розраховувати по формулі (2.4).

Коефіцієнт захисної дії вводиться для характеристики ступеня ослаблення антеною сигналів, прийнятих з побічних напрямків, і розраховується по формулі

, (1.7)

де - потужність, випромінювана в головному напрямку;

- потужність, випромінювана у зворотному напрямку.

Ефективна площа (поверхня) апертурних антен визначається співвідношенням.

. (1.8)

В апертурних антен, що працюють як на передачу, так і на прийом використовується не вся площа апертури. Це враховується коефіцієнтом використання поверхні (площі) .

(1.9)

(1.10)

З наведених вище співвідношень (2.4), (2.6), (2.8) слідує, що більші геометричні розміри антени на тій же частоті коефіцієнт підсилення зростає. Коефіцієнт підсилення антени так само зростає при збільшенні робочої частоти (зменшенні ).

Дата добавления: 2014-01-07