7. Розрахунок коефіцієнта підсилення антени.

Коефіцієнт використання поверхні. Коефіцієнт використання поверхні дзеркала ν повністю визначається характером розподілення поля в розкриві і може бути визначений як:

,

де – ефективна поверхня антени;

– геометрична площа її розкриву.

Випадок, коли опромінювачем параболічної антени є конічний рупор дуже поширений, і тому ν визначимо графічно, скориставшись довідковою літературою (наприклад [2]). Графік залежності ν від кута розкриву ψ₀ зображений на рис.8, з якого для розрахованого знаходимо:

Рисунок 8 – Залежність КВП від кута розкриву дзеркала.

Коефіцієнт корисної дії. Коефіцієнт корисної дії дзеркальної антени цілком визначається ДС опромінювача і кутом розкриву . Оскільки тепловими втратами електромагнітної енергії на поверхні дзеркала можна знехтувати, тоді під η слід розуміти відношення потужності, падаючої на поверхню дзеркала , до повної потужності випромінювання опромінювача :

Очевидно, що чим глибше дзеркало, тим більша частина енергії попадає на дзеркало і тому більше . Характер зміни функції протилежний характеру зміни КВП

Для кута розкриву розрахунок ККД антени можна провести за формулою:

=66,2%

Коефіцієнт спрямованої дії. Коефіцієнт спрямованої дії D антени позволяє визначити зростання напруженості поля за рахунок застосування направленої антени замість ненаправленої [4]. В загальному випадку КСД антени можна знайти як відношення квадратів напруженостей поля, утворюваних в точці прийому направленої (в напрямку максимуму) і ненаправленої антенами при однакових потужностях випромінювання:

D = ;

де – напруженість поля в напрямку максимуму;

– напруженість поля ненаправленої антени.

При нерівно-амплітудному збудженні поля на розкриві дзеркала його ефективна поверхня виявляється меншою за геометричну. Це пов’язано з тим, що елементи дзеркала більш близькі до країв створюватимуть меншу напруженість поля, ніж елементи поля, що розташовані в середині. Тому послаблення поля до країв параболи еквівалентно зменшенню її розмірів, якщо площадку розглядати як збуджувану рівномірно.

КСД дзеркальної антени сильно залежить від КВП і може бути визначений з виразу:

D = ,

де – геометрична площа розкриву.

– робоча довжина хвилі;

R₀=0,75 м – радіус параболоїда;

– КВП дзеркальної антени.

Коефіцієнт підсилення. КСД параболічних антен не враховує втрат енергії на розсіювання, тобто втрат енергії що виходить за межі дзеркала.

Тому КСД параболічних антен не є параметром, який в достатній мірі характеризує направлені властивості дзеркальних антен. Для більш повної характеристики слід використовувати такий параметр, як коефіцієнт підсилення антени G:

,

де – КСД антени;

– ККД антени.

Висновки

В результаті виконання лабораторної роботи була досліджена дзеркальна параболічна антена. Розрахунки показали, що при відносно невеликих розмірах антена забезпечує вузько спрямовану ДС з великим значенням КСД ( ). Нажаль, ефективна поверхня випромінювання дзеркала менша за її геометричні розміри. Це пов’язано з нерівномірністю розподілення амплітуди поля в розкриві параболи, яке для дзеркальних антен послаблюється від центру до його країв. В результаті елементи дзеркала більш близькі до країв створюватимуть меншу напруженість поля, ніж елементи поля, що розташовані в середині. Тому послаблення поля до країв параболи еквівалентно зменшенню її розмірів, якщо площадку розглядати як збуджувану рівномірно. Параметром, що характеризує розподілення поля в розкриві є КВП, який повністю визначається розміщенням і ДС опромінювача. При швидкому спаді амплітуди поля до країв дзеркала КВП різко падає.

Дзеркальні параболічні антени характеризуються високим рівнем ККД. Для розрахованої антени він становить 66,2%. ККД сильно залежить від геометричних розмірів параболоїда, тобто чим глибше дзеркало тим більша частина енергії попадає на дзеркало і тому більше ККД. Характер зміни ККД протилежний характеру зміни КВП.

КСД дзеркальних антен не є параметром який в достатній мірі характеризує направлені властивості, оскільки не враховує втрат енергії на розсіювання. Для більш повної характеристики використовують коефіцієнт підсилення антени. Для розрахованої антени він становить 907,75.