Глава 10. Приймаючі антени, їх характеристики і параметри

10.1. Вступні зауваження

1. Процес прийому радіохвиль пояснимо на прикладі короткого ідеально проводить (о = оо) симетричного вібратора (рис. 10.1). Нехай на вібратор / падає хвиля, електричний вектор которой1 має дотичну до вібратора складову Ё'_х Так як на поверхня вібратора має виконуватися гранична умова Е% = 0,то під дією падаючої хвилі у вібраторі буде наводитися струм, що створює таке вторинне поле, у якого дотична складова Е" = —Е_х' так що Е_х = Е‘х + Е" — 0.

Наведений струм протікає через вхід приймача 2, в якому поглинається частина потужності набігає хвилі. Інша частина прийнятої потужності витрачається на створення вторинного поля, т. Е. На пере випромінювання радіохвиль.

2. Еквівалентна схема приймальної антени (рис. 10.2) повинна відповідати описаному вище процесу прийому радіохвиль. Вхідний ланцюг приймача можна розглядати як навантаження, взагалі кажучи, комплексну

(10.1)

По відношенню до цього навантаження приймальня антена є генератором, який має. Д. с. <§ і внутрішній опір (взагалі кажучи, комплексне)

(10.2)

Це опір, не залежить від навантаження і характеризує власне антену. Комплексна амплітуда струму в ланцюзі антени визначається співвідношенням.

(10.3)

10.2. Основні параметри приймальної антени

1. Діаграма спрямованості приймальної антени по напрузі є залежністю амплітуди е. д. с. (струму) на клемах антени від напрямку приходу плоскої електромагнітної хвилі за інших рівних умовах: Нормовані ДН по напрузі і струму, як це випливає з (10.3), однакові і визначаються, виразами

(10.4)

ДН прийомної антени по потужності є залежність потужності, виділяється на активної частини вхідного опору приймача ЯПР, від напрямку приходу електромагнітної хвилі. Так як ця потужність пропорційна квадрату струму, то ясно, що нормована ДН за потужністю дорівнює Способи графічного зображення ДН прийомної антени такі само, як і передавальної (див. § 9.2).

2. Комплексне внутрішній опір приймальної антени було, визначено в попередньому параграфі. Його реактивна частина ХА ха- рактеризует потужність реактивних полів антени, а активна частина характеризує активну потужність. Можна показати (див. § 10.3), що для прийомної антени, як і для передавальної,

3. Коефіцієнт спрямованої дії прийомної антени є відношенням потужності в навантаженні при прийомі з цього напрямку є до середньої потужності в навантаженні цієї ті антени при прийомі черзі з усіх напрямків хвиль однакової інтенсивності Усереднення потужності еквівалентно порівнянні даної антени з ізотропної, так що КНД показує виграш по потужності даної антени в порівнянні з ізотропної.

4. Коефіцієнт корисної дії прийомної антени є від носіння потужності, що віддається антеною в навантаження, до потужності, котру вона віддавала б в навантаження, якби не мала втрат. можна показати (див. § 10.3), що к. прийомної антени, як і передавальної дорівнює

(10.5)

Величина залежить від втрат електромагнітної енергії в металі і діелектриках антени, а також в навколишніх антеy предметах.

5. Коефіцієнт посилення приймальної антени показує виграш по потужності даної антени в порівнянні з ізотропної, але з урахуванням втрат в даній антені. Ясно, що КУ дорівнює

D (10.6)

6. Діюча довжина прийомної антени є коефіцієнт, що має розмірність довжини і рівний відношенню е. д. с. на клемах антени до величини електричного вектора набігає хвилі. сле-довательно, для направлення

(10,7)

Зазвичай, визначаючи діючу довжину, вважають, що хвиля приходить з напряму максимального прийому і вектор Е відносно до антени, тоді

(10.8)

7. Ефективна площа приймальної антени є коефіцієнтом, який має розмірність площі і рівний відношенню потужності,віддавальної антени в узгоджене навантаження, до величини вектора Пойн- тинга набігаючої хвилі. Отже, для напрямку

(10.9)

а для направлення максимального прийому

(10.10)

Так як Говорячи про ефективну площі антени, зазвичай мають на увазі її найбільшу величину

Для апертурних антен вводять коефіцієнт використання площі, рівний відношенню ефективної площі до геомечної площі розкриву.

(10.11)

8. Шумова температура антени ТА буде розглянута в § 10.6

9. Робочий діапазон частот (хвиль) є смуга частот, в якій осе параметри антени не виходять із заданих меж.

Параметри деякої антени можуть бути розраховані для режиму прийому, але через розподіленого характеру наведеної е. д. с. розрахунок складніше, ніж для режиму передачі. Однак у такому розрахунку немає необхідності, тому що принцип взаємності дозволяє встановити, що основні параметри антени в режимі прийому і передачі однакові