П ринцип взаимности
Простая антенна работающая на прием: источник эдс, внутренне сопротивление источника эдс, сопротивление нагрузки(входное сопротивление приемника). Справедливость принципа взаимность была доказана в 1927, Свешниковой. В 1935 Нейманом была разработана теория приемных антенн.
Р
ассмотрим
две антенны. Промежуточная среда является
линейной(параметры среды не зависят от
величины приложенного поля),
изотропная(параметры среды не зависят
от направления приложенного поля).А1
передающая, А2 приемная. Изобразим их в
виде 4х полюсников.
б)наоборот(в).
в)Zн2-внутренне сопротивление источника,Zн1-нагрузка приемной антенны.
При имеющихся ЭДС
ток в цепи I21 при ЭДС1, при ЭДС2 ток в цепи
I12, то принцип взаимности утверждает
что если менять местами режимы работы
антенн А1 и А2 и сохранять при этом те же
значения сопротивлений Zн1и Zн2 , то
отношения комплексных величин:
Это соотношение справедливо для любых
расстояний между антеннами и для любой
поляризации ЭМВ излучаемых в режиме
передачи, следовательно передающую
антенну можно использовать на прием.
Замечание: Для того что бы использовать антенну в режиме передачи и на прием ее необходимо подключить к одному и тому же сечению линии передачи(обеспечение режима бегущих волн).
Ток и ЭДС в приемной антенне
В дальней зоне:
Запишем напряженность поля с индексами первая антенна создает во второй ток 21, вторая антенна создает в первой ток 12.
Ток в 1 антенне:
Аналогично для
второй антенны:
Запишем отношение:
Перенесем все что касается первой антенны влево, а второй вправо:
Т.к выражения равны, обозначим их как:
(в
общем виде)
Отсюда ток в приемной антенне:
(самое
правое выражение из(4) закон Ома)
Соотношение (10) показывает что приемную антенну можно использовать как генератор с ЭДС(те как передающую антенну) и внутренним сопротивлением, равным входному сопротивлению этой антенны в режиме передачи.
Схема по соотношению 10.
Найдем ЭДС из (10):
Получим выражение (11) с точки зрения элементарного вибратора.
Э
ДС
наведена в вибраторе будет:
Для элементарного
вибратора ДН определяется как
.
Из (11)
Предполагалось
что
Величина комплексной
амплитуды тока определяется приемной
антенны:
ЭДС соответственно
определяется:
(14) и (15) Лежат в
основе анализа приемной антенны. (15)
показывает что направленные и
поляризационные свойства приемной
антенны определяются ДН
.
Вектор Е комплексная амплитуда падающей
волны. Т.к.
является векторной, комплексной,
нормированной функцией направленности
антенны, работающей в режиме передачи,
то делаем вывод, что направленные и
поляризационные свойства приемной
антенны совпадают с направленными и
поляризационными этой же антенны
работающей в режиме передачи.
Амплитудная ДН, поляризационные свойства антенны
Мы можем записать:
-вектор
поляризации антенны
(ЭДС) Напряженность будет равна:
(вектор
поляризации падающей волны)
-скалярное
произведение векторов(произведение
модулей векторов на cos
угла между ними)
- коэффициент
поляризационного приема. Характеризует
степень поляризационного согласования
приемной антенн с падающей волной. Если
два вектора коллинеарны как на (рис .5а)
то
Э
ДС
будет максимальным. Если вектора
ортогональны, то приема не будет(эдс
равно 0).
(19) подставим в (18):
Пример: отражение от облачности(грозы) будет засвет, используем круговую поляризацию правого вращения, отражаться будет уже с левым вращением, волна приниматься не будет. Самолет 50 м в длину, можно рассматривать как линейный отражатель, будет линейная поляризация.