Электрические параметры антенн

Активная мощность , подводимая к антенне, частично излучается во внешнее пространство, частично расходуется в сопротивлении проводников антенны, в поверхности Земли и окружающих предметах. Поэтому активная мощность состоит из мощности излучения и мощности потерь и равна

. (9.4)

Коэффициент полезного действия антенны равен

. (9.5)

Сопротивлением излучения антенны называется активное эквивалентное сопротивление, на котором рассеивается мощность, равная мощности излучения антенны при равенстве токов в антенне и сопротивлении. При известной излучаемой мощности и максимальном значении тока сопротивление излучения может быть рассчитано по формуле

. (9.6)

Представление о законе распределения в свободном пространстве амплитуд поля излучения дает диаграмма направленности, представляющая собой зависимость амплитуды напряженности электрического или магнитного поля от направления от центра антенны к точке, где определяется поле. Это направление характеризуется азимутальным и меридиональным углами сферической системы координат, в центре которой помещена антенна. Обычно пространственную диаграмму направленности строят отдельно в горизонтальной и вертикальной плоскостях. На практике используют нормированные диаграммы направленности

(9.7)

Диаграммы направленности имеют различную форму в азимутальной и меридиональной плоскостях. Это могут быть окружности, вытянутые восьмерки с боковыми лепестками. Многие практические задачи требуют высокой направленности излучения. Однонаправленное излучение можно получить с помощью антенных решеток - нескольких однотипных излучателей, определенным образом расположенным в пространстве и возбуждаемых одним высокочастотным генератором. В проволочных антеннах форма диаграммы направленности определяется законами распределения токов в вибраторах и их взаимным расположением. В апертурных антеннах диаграмма направленности зависит от распределения амплитуд и фаз поля в раскрыве антенны. При изменении фазового распределения в раскрыве апертурных антенн или фазовых соотношений в вибраторах антенных решеток, можно отклонять главные и боковые лепестки от оси симметрии антенны, осуществляя сканирование диаграммы направленности.

Диаграмма направленности характеризуется шириной главного лепестка, коэффициентом направленного действия и коэффициентом усиления антенны.

Шириной диаграммы направленности называют угол, равный , между направлениями, вдоль которых напряженность поля уменьшается в раз по сравнению с напряженностью поля в направлении максимума излучения (а мощность в 2 раза), как показано на рис.9.4.

Рис.9.4. Ширина диаграммы направленности

Коэффициент направленного действия - это число, показывающее, во сколько раз пришлось бы увеличить мощность излучения антенны при переходе от направленной антенны к ненаправленной при условии сохранения одинаковой напряженности поля в месте приема в направлении главного луча:

, (9.8)

где - мощность излучения ненаправленной антенны.

Коэффициент направленного действия может принимать значения от единиц до десятков тысяч. Более точно оценить направленное действие антенны позволяет коэффициент усиления, который учитывает коэффициент полезного действия антенны и равен

. (9.9)

Отношение мощностей оценивается в децибелах(да вы что…). Выигрыш по мощности определяется как увеличение мощности в направлении основного излучения, которое дает направленная антенна по сравнению с полуволновым вибратором. Например, если передающая антенна имеет 4-кратное усиление, это означает, что для создания в точке приема напряженности поля, равной напряженности поля, создаваемой направленной антенной, к простому полуволновому вибратору надо подвести мощность высокой частоты, в 4 раза превосходящую мощность, подводимую к направленной антенне.

Важным параметром передающей антенны является ее поляризационная характеристика. Плоскость поляризации(да пздц тут уже оптика пошла!)))) – это плоскость, в которой лежат вектор напряженности электрического поля и волновой вектор, указывающий направление распространения электромагнитной волны. Если плоскость поляризации с течением времени не изменяет своего положения в пространстве, то излучаемая электромагнитная волна имеет линейную поляризацию. Если же плоскость поляризации с течением времени непрерывно изменяет свое положение в пространстве, то электромагнитная волна имеет вращающуюся поляризацию. Реальные антенны излучают электромагнитные волны, имеющие различные поляризации, что необходимо учитывать для согласования передающей и приемной антенны конкретной радиолинии.