9).Диапазон рабочих частот антенны

Рабочим называется такой диапазон частот, в котором КНД, УБЛ, КСВ (и т.п.) имеют отклонения от номинальных значений в пределах, установленных техническими требованиями. По диапазону рабочих частот антенны разбивают на следующие группы:

1. узкополосные (рабочая полоса частот – меньше 10% от f_нес).

2. широкополосные (рабочая полоса частот – 10-50% от f_нес).

3. Диапазонные антенны (fв/fн - октава и больше).

4. Частотнонезависимые антенны (fв/fн = 5/1).

9. Элементарные излучатели. Основные разновидности и параметры(ДН, КНД), сравнительная характеристика(Богачков)

1).Простейшим элементарным излучателем является электрический диполь Герца с моментом тока I^эl. Он представляет собой идеализированную модель реальной антенны в виде отрезка провода длиной l, малой по сравнению с длиной волны, оканчивающегося на концах металлическими шарами.

Вследствие малости l распределение электрического тока вдоль провода принимается неизменным и равным .

Такое распределение тока может иметь место только при наличии сосредоточенных зарядов на концах диполя, т.е. на шарах, как этого требует закон сохранения электричества. Большинство сложных проволочных антенн может быть представлено в виде суперпозиции ряда коротких элементов, каждый из которых является элементарным диполем.

1. Диполь Герца излучает бегущие волны, удаляющиеся на бесконечность со скоростью света в данной среде;

2.Вектор Е лежит в меридиальной плоскости, проходящей через ось диполя, а вектор Н лежит в азимутальной плоскости. Следовательно, диполь излучает волны линейной поляризации;

3. Поверхности равных фаз этих волн представляет сферы, центры которых совпадают с центром диполя, т.е. диполь имеет фазовый центр, совпадающий с его серединой.

Диполь Герца излучает максимум энергии в направлении, перепендикулярном своей оси, а вдоль оси антенны излучение равно нулю.

Если ввести КПД диполя с помощью соотношения .

P_ - мощность, излучаемая диполем герца, R_ - сопротивление излучателя, P_П - мощность идущая на нагрев антенны, R_П – сопротивление омических потерь, R₁ –погонное сопротивление проводника.

То формула расчета имеет вид: или для вакуума: .

КНД диполя Герца в направлении максимального излучения равен 1,5 и не зависит от отношения l/. Диаграмма направленности по мощности для диполя Герца: .

Таким образом, КНД является мерой направленных свойств антенны и зависит только от формы её характеристики направленности.

2) Элементарные электрическая и магнитная рамки

Пусть в неограниченном пространстве имеется круглая электр. рамка (кольцевой проводник) радиусом а с равномерно распределенным током . Излучение электрической рамки аналогично магнитного диполя. - магнитный момент рамки.

где S=a² - площадь рамки. Электр. рамка малого радиуса может рассматриваться как магнитный диполь с моментом тока, ось которого совпадает с осью рамки. Рамка создает максимальное излучение с КНД Dмакс =1.5 в своей плоскости и не излучает электромагнитную энергию вдоль оси. Излученное рамкой поле имеет ту же поляризацию, что и поле магнитного диполя (силовые линии поля представляют собой окружности, соосные с окружностью электрического тока рамки).

Эквивалентный момент тока: .

В этом случае элементарная магнитная рамка может рассматриваться как электрический диполь с эквивалентным моментом тока, определяемый формулой . Она излучает поле, которое имеет ту же поляризацию, что и поле электрического диполя, и ее диаграмма направленности совпадает с диаграммой направленности диполя, а КНД равен Dмакс=1,5.

3) Элемент Гюйгенса(Э.Г) – гипотетический излучатель, соответствующий малому элементу поверхности фронта плоской электромагнитной волны линейной поляризации. Э.Г. связан с применением принципа эквивалентных поверхностных токов - аналога из оптики принципа Гюйгенса.

ЭМП такого излучателя представляет собой суперпозицию полей двух взаимно перпендикулярных элементарных диполей: электрического и магнитного.

Нормированная ДН источника Гюйгенса(и соответственно системы из двух взаимно перпендикулярных электрического и магнитного диполей) представляет собой поверхность вращения кардиоиды вокруг оси, перпендикулярной площадке. В отличие от отдельно взятых электрического и магнитного диполей такой источник ЭМП имеет четко выраженную направленность: максимум в направлении движения фронта волны( ) и минимум в противоположном направлении( ).