5 Частотная характеристика антенны

Частотной характеристикой антенны (ЧХ) в общем случае называется зависимость амплитуды электромагнитного поля в дальней зоне в направлении главного максимума излучения от частоты передатчика.

Количественными оценками частотных свойств антенны являются номинальная частота f₀(или f_ср), полоса пропускания и коэффициент перекрытия К_п.

Диапазоном рабочих частот (полосой пропускания) антенны называется интервал частот от f_min до f_max, в пределах которого все параметры антенны не выходят из заданных пределов:

Диапазон рабочих частот антенны чаще всего выражают в процентах к средней частоте диапазона:

Диапазон рабочих частот широкодиапазонных антенн оценивают специальным параметром — коэффициентом перекрытия диапазона Кд = f_max/f_min.

Для узкополосных антенн Кп≤1,1; для сверхширокополосных коэффициент достигает значения десятков единиц.

5 Сопротивление излучения входное сопротивление

Входное сопротивление антенны — это комплексная величина, равная отношению комплексных амплитуд (или действующих значений) напряжения и тока на входе антенны:

где RА и XA — активная и реактивная составляющие входного сопротивления соответственно.

Входное сопротивление антенны как параметр относится к антеннам только линейного типа, у которых комплексное напряжение и ток на входе антенны физически определены и могут быть непосредственно измерены. Для антенн апертурного типа понятие входного сопротивления неприемлемо, так как у них нет входных зажимов. В общем случае входное сопротивление антенны зависит от частоты генератора сложным образом. Кроме того, на него оказывают влияние посторонние проводники идругие тела, расположенные вблизи антенны. Поэтому на практике входное сопротивление антенны определяют на заданных частотах с помощью измерительных приборов.

Подводимая к антенне мощность генератора расходуется на излучение, потери в антенне и окружающих ее телах и среде, а также на создание реактивных полей в ближней зоне, поэтому RA характеризует мощность излучения антенны и мощность тепловых потерь в антенне и в окружающих ее телах и среде:

где R_Σ — сопротивление излучения; R_П — сопротивление потерь.

Сопротивление излучения — это некоторое воображаемое активное сопротивление, на котором выделяется мощность, равная мощности излучения антенны:

где I_A — амплитуда тока на входных зажимах антенны. Сопротивление излучения характеризует излучающие свойства передающей антенны. Величина Х_А характеризует собой реактивную мощность в ближней зоне, которая не излучается.

6 расчет напряженности поля в свободном пространстве

7 Понятие о множителе ослабления вывод формулы

8 Вывод полной интерференционной формулы

9 Вывод упрощенный и квадратичной интерференционных формул

10 Влияние Земли на диаграмму направленности передающей антенны в вертикальной плоскости

Если земная поверхность является идеальным проводником, то вектор напряженности поля, модуль которого определялся формулой (3.20), ориен­тирован вертикально по отношению к земной поверхности (рис. 3.10,6). Если же земная поверхность не является идеальным проводником, то наблюдается отток электромагнитной энергии радиоволны из атмосферы в толщу Земли, вследствие чего напряженность поля вдоль поверхности раздела непрерывно уменьшается по сравнению с полем над идеально проводящей поверхностью. Строгий анализ показывает, что в действительности вектор электрического поля в каждой точке земной поверхности наклоняется в направлении движе­ния волны (рис. 3.11) и, следовательно, помимо вертикальной составляющей (вектор Е_в) возникает горизонтальная составляющая напряженности поля (вектор Е_г), направленная параллельно земной поверхности. Амплитуда и фаза горизонтальной составляющей определяются электрическими парамет­рами земной поверхности. Появление горизонтальной составляющей напря­женности электрического поля, отличающейся по фазе от вертикальной составляющей, приводит к тому, что результирующее поле оказывается эллиптически поляризованным в вертикальной плоскости. Полупроводящая земная поверхность существенно изменяет структуру вертикально поляризо­ванного поля не только над земной поверхностью, но и в её толще (горизон­тальная составляющая в толще земли на рис. 3.11 не показана).

Для большого значения модуля относительной диэлектрической про­ницаемости Земли выполняется неравенство:

(3.23)

Для реальных почв неравенство (3.23) выполняется всегда. При этом, если модуль вертикальной составляющей напряженности электрического поля над земной поверхностью равен Е_в, то модуль горизонтальной составляющей Е_г, обусловленной конечной проводимостью Земли, определяется соотношени­ем:

(3.24)

11 Формула идеальной передачи и Шулейкина - Ван дер Поля

Задаче о распространении радиоволн над плоской полупроводящей поверхностью земли.

12 Расчет поля в различных зонах радиотрассы

12 Учёт сферичности земли в интерференционных формулах. Дальность прямой видимости

13 Зоны Френеля, определение их размеров. Понятие зоны, существенной для распространения радиоволн

Предположим, что в точке О (рис. 1.3) находится элементарный электрический вибратор. Определим поле, создаваемое ЭЭВ в точке наблюдения А.

С этой целью рассмотрим бесконечную плоскость S₀, перпендикулярную линии наблюдения ОА, на которой располагаются вторичные источники (излучатели Гюйгенса). Разобьем эту плоскость на зоны Френеля (рис. 1.4).

Физический смысл условий (1.4) состоит в том, что вторичные источники, расположенные на внутренней и внешней границах каждой зоны Френеля, создают в точке А поля, фазы φ₀ и φ₁ которых соответственно находятся в противофазе:

Согласно принципу Гюйгенса – Френеля, поле в точке наблюдения А определяется как векторная сумма полей всех вторичных источников, расположенных на бесконечной плоскости S₀.

Для нахождения результирующего поля в точке наблюдения А первоначально просуммируем геометрически векторы полей, создаваемых вторичными излучателями, расположенными в пределах каждой зоны Френеля, а затем просуммируем геометрически результирующие вектора каждой этой зоны.