10.4. Потужність, що віддається антеною в навантаження

1. Приймач, що підключається до антени безпосередньо, без фідерної лінії (рис. 10.2), відбирає від антени потужність

, (10.23)

де I - речова амплітуда струму в ланцюзі прийомної антени. Враховуючи (10.3), отримуємо

(10.24)

Потужність Рпр досягає максимуму при повному узгодженні, коли Рпр = і Хпр = = -

(10.25)

Якщо при цьому антена не має втрат, т. е. = , і прийом вироб-водиться з напряму максимуму ДН, то на вхід приймача буде надходити найбільша можлива при даної напруженості поля потужність, звана оптимальнa потужність

(10.26 )

При наявності втрат в антені потужність зменшується

(10.27)

З формули (10.10) оптимальна потужність визначається як

(10.28)

З виразів (10.26) і (10.28) одержуємо зв'язок між параметрами антени

= (10.29)

Тут вважається, що приймальна антена повністю поляризаційно согла¬сована з прийдешньої хвилею. Про поляризаційному узгодженні в § 10.5.

Е

Рис 10.5 Схема з’єднання приймача з антеною з допомогою фідера

Формули (10.29) так само, як і (9.58), справедливі і для режиму прийому, і для режиму передачі. За допомогою цих формул отримуємо важливу формулу, зв’яувати КНД і ефективну площу

(10.30)

Ця формула особливо часто використовується в діапазоні СВЧ, де поня¬тія діючої довжини і опору випромінювання мало наочні. Оптимальну потужність можна тепер визначити так:

(10.31)

Таким чином, найбільша потужність, що віддається приймальні антеною в навантаження при заданих Е (або П) і 𝞴, визначається величиною КНД.

При неузгодженість приймача з антеною з (10.24) і (10.27) одержуємо для направлення максимального прийому

(10.32)

Відношення потужності на вході приймача до оптимальної про можна назвати коефіцієнтом передачі потужності від антени до приймача. В даному випадку він дорівнює

(10.33)

Приймач, що підключається до антени за допомогою фідера (рис. 10.5), при інших рівних умовах відбирає від антенно-фідерного пристрою меншу потужність, ніж у попередньому випадку, через втрати у фідері. Якщо фідер на обох кінцях узгоджений ( ), тоді потужність на вході приймача буде відрізнятися від оптимальної на величину, залежну від к. п. д. антени ἠ і лінії передачі ἠ

(10.34)

де = ἠ - к. п. д. антенно-фідерного пристрою.

При неузгодженість на одному або обох кінцях потужність на вході приймача [ще зменшиться, так як потужність, відбита від кінців, буде частково перевипромінюються, а частково переходити в тепло в антені і фідерів. р

Нехай приймач узгоджений з фідером, а антена немає. Тоді вхідний опір на початку фідера = IV. Потужність на вході приймача буде дорівнює потужності на вході фідера , за винятком втрат в фідері

(10.35)

Потужність можна визначити за формулою (10.32) При =0. Після нескладних перетворень отримаємо

(10.36)

Нехай антена узгоджена з фідером, а приймач немає. Тоді частина енергії відіб'ється від приймача до антени і повністю перєїзлучить. Частка відображеної енергії визначається квадратом модуля коеффі¬ціента відображення на вході приймача . Таким чином, при отсут¬ствіі втрат в антені і в фідері на вхід приймача потрапить мощ¬ность Рпро (1 - ). З урахуванням втрат потужність дорівнює

(10.37)

Отже, для збільшення потужності на вході приймача потрібно прагнути до підвищення к. п.д. антенно-фідерного пристрою і послабшають шению узгодження.

В діапазоні НВЧ в якості лінії живлення часто застосовують хвилевідНаведені вище співвідношення залишаються справедливими, при слід розуміти величини, нормовані до хвильовому опору хвилеводу

10.3. Поляризаційні характеристики прийомної антени

Поляризацію прийомної антени будемо визначати по поляризації хвилі, що випромінює цією антеною в режимі передачі (див. § 9.2).Тому, поляризаційні характеристики даної антени в режимі передачі і прийому однакові.

У попередньому параграфі передбачалося, що приймальна антена поляризаційно узгоджена з набігає хвилею і при цьому передає в навантаження потужність Рпр. При неповному поляризаційному узгоджувані і потужність Рпр буде менше. Коефіцієнтом поляризационной узгодженості називають величину

. (10.38)

Вона може змінюватися в межах 0 ≤ Упол ≤ 1.

Загальний випадок поляризаційних співвідношень передавальної і при-приймальної антен ілюструє рис. 10.6, а. На рис. 10.6, б показаний вид на еліпси поляризації з боку антени 1. Величина ушл завісіг від коефіцієнтів еліптичності і антен 1 і 2 та від кута у між осями їх поляризаційних еліпсів (рис. 10.6, б).

Можна показати [40], що

) (10.39)

З урахуванням знаку плюс при правому обертанні і мінус при лівому. Рис. 10.6 відповідає > 0 і <0 (але в просторі вектори обертаються в одну сторону!). Кут Л у вибирають в межах 0 < <90 °.

З формули (10.40) випливає, що при еліптичній поляризації повна поляризационная узгодженість (Упол = 1) існує при однакових коефіцієнтах еліптичності антен ( = ) і паралельних великих осях еліпсів ( = 0). При лінійних полярі¬заціях досить другої умови (так як = 0 і = 0), при кругових поляризаціях достатньо, щоб напрямку обертання були однакові (так як | = 1 і | | = 1, а кути і втрачають сенс).

З формули (10.40) також випливає, що при еліптичній поляризації повна поляризационная розв'язка (Упол = 0) існує при однакових по формі еліпса з протилежними напрямками обертання ( = ) і перпендикулярними великими осями (Ду = 90 °). Такі поляризації називаються взаємно ортогональними. При лінійних поляризаціях досить умови Ду = 90 °, т. е. тут ортогональность еквівалентна перпендикулярності, при круго¬вих поляризаціях достатньо, щоб напрямку обертання були різними (Ке1 = -Кег = + 1).

Зауважимо, що якщо поляризація однієї з антен кругова, а інший лінійна, то Упол = 0,5.

Визначаючи потужність на вході приймача за формулами § 10.4, наприклад (10,32), потрібно їх праві частини помножити на Уполу.