Параметри антен

1 Спрямовані властивості антен визначаються їх діаграмою спрямованості.

Діаграма спрямованості (ДС) – це залежність напруженості поля, що утворює антена на досить великій відстані r , від кутів спостереження в просторі ( Δ і φ ).

Δ – кут між лінією горизонту і напрямом випромінювання чи прийому в вертикальній площині (зенітний кут).

φ – кут між напрямом головного випромінювання чи прийому і напрямом спостереження в горизонтальній площині ( азимут ).

Просторова діаграма спрямованості F ( Δ, φ ) (рис.1) має декілька максимумів. Головний максимум носить назву напряму головного випромінювання ( або прийому ). Є антени , що мають декілька максимумів головного випромінювання.

Діаграма спрямованості характеризується шириною головної пелюстки.

На рисунку 2 а),б) показані визначення ширини головної пелюстки по нульовому випромінюванню 2φ₀ і по половинній потужності φ_0.5 ( на рівні 3 дБ), що відповідає рівню 0.707 напруженості поля , в полярній та прямокутній системі координат.

2 Коефіцієнтом спрямованої дії ( КСД ) – D в даному напрямку називають відношення квадрата напруженості поля, створеного антеною в цьому напрямку ( головному ) Е₀ до середнього ( в усіх напрямках ) значення квадрата напруженості поля Е_сер

D = Е₀²/ Е²_сер

44

Або Е₀²= DЕ²_сер

Тобто числове значення КСД показує, в скільки разів треба зменшити потужність випромінювання, якщо не спрямовану антену замінити спрямованою, при збереженні однакових напруженостей поля в головному напрямку.

Рисунок 1 Рисунок 2

Для приймальної антени КСД показує , в скільки разів покращується відношення сигнал/перешкода по потужності при заміні не спрямованої антени спрямованою, якщо перешкоди приходять рівномірно з усіх напрямків.

КСД можна розглядати як відношення щільності потоку потужності , що випромінює антена, в головному напрямку

П₀ = Е₀Н₀ = Е₀( Е₀/ 120 π ) = Е₀² / 120 π

до щільності потоку , створеного ненаправленою антеною,

П = Р_∑ / 4 π r²

При рівних потужностях випромінювання

D = П₀ / П = Е₀²r ²/ 30Р_∑

Або через струм і опір

D = Е₀² r²/ 30I²Р_∑

Тут Е₀ – напруженість поля, створена антеною на відстані r в головному напрямку.

45

3 Коефіцієнтом підсилення антени G називається відношення щільності потоку потужності чи квадрата напруженості поля Е₀ , створеного антеною в напрямку максимального випромінювання , до потоку чи квадрата напруженості поля Е²_0е , створеного еталонною антеною , при однакових потужностях антен

G = Е₀² / Е²_0е

Приймаючи ККД еталонної антени η_е=1 і Е₀² = DЕ²_сер

D = DЕ²_сер / D_еЕ²_есер = Dη_a /Dη_e = Dη_a/D_e

Коефіцієнт підсилення є визначаючим параметром передавальних антен, бо показує, в скільки разів треба зменшити потужність , підведену до направленої антени , по відношенню до еталонної , щоб напруженість поля в головному напрямку була незмінною.

В децибелах D [дБ]= 10 ℓq D

G[дБ ] = 10 ℓq G

4 Діючою довжиною передавальної антени L_д називають довжину випромінювача з рівномірним розподілом струму.

Діючою довжиною прийомної антени називають коефіцієнт пропорційності між максимальною ЕРС , наведеною в антені (Эа) , і напруженістю поля в точці прийому (Е)

Э_а = L_д· Е

5 Опором випромінювання антени R_∑ називають коефіцієнт пропорційності , що зв’язує потужність випромінювання з квадратом діючого значення струму в антені

R_∑ = Р_∑ / І_а²

Величина струму вздовж реальних антен змінюється , тому опір випромінювання відносять або до струму на вході антени , або до струму пучності.

Опір випромінювання характеризує степінь зв’язку антени з простором, що оточує антену , бо антена випромінює свою потужність в оточуючий простір.

6 Коефіцієнтом корисної дії антени називають відношення потужності випромінювання Р_∑ до підведеної

η_а= Р_∑/ Р_підв

7 Хвильовий опір антени визначається відношенням напруги падаючої хвилі до її струму

W_хв=U_пад /I_пад

Для дротових антен

46

W_хв=√ L1/C1,

де L1 ,C1 – погонні (на 1 м) індуктивність і ємність лінії дроту.

Від величини хвильового опору залежать максимальні напруги в антені , вхідний опір , смуга пропускання.

8 Вхідним опором антени називають відношення напруги на вході антени до струму входу антени

Z_a=U_a/I_a

Cигнал , випромінений антеною, є модульованим ВЧ коливанням , що має спектр частот. Вхідний опір також змінюється з частотою , тому теж , як і контури , характеризується смугою пропускання.

9 Смуга пропускання це область частот , на межах якої сигнал ослаблюється на 3 дБ в порівнянні з максимальним значенням при постійній збуджуючій ЕРС.

47