Активная составляющая входного сопротивления характеризует расходуемую в антенне мощность, которая представляет собой сумму мощности излучения и мощности потерь:

Если КПД антенны высок, то Rвх ≈ RΣ, XΣ ≈ 0, RΣ = ρф - волновое сопротивление фидера. Zвх обычно определяется экспериментально, зависит от частоты и нередко определяет диапазонные свойства антенны.

1.1.10. Предельная мощность излучения антенны

При повышении мощности, излучаемой антенной, вблизи нее растет напряженность электрического поля Е. Если токонесущие части антенны окружены воздухом, то при E >30 кВ/см наступает электрический пробой, нарушающий нормальную работу антенной системы.

Таким образом, предельно допустимая мощность излучения определяется из условия E< 30 кВ/см в точке максимальной напряженности поля вблизи поверхности антенны. Рабочую мощность выбирают в 2-3 раза меньше предельно допустимой.

Величина предельно допустимой мощности излучения обычно определяется экспериментально.

1 . 2 . Основные радиотехнические характеристики и параметры приемных антенн

Приемная антенна преобразует энергию ЭМВ в энергию токов высокой частоты. Таким образом, ее можно рассматривать как генератор переменного тока, нагруженный на входное сопротивление приемника. Как у любого генератора у антенны можно выделить внутреннее (входное) сопротивление Zвх, а систему "приемная антенна - нагрузка (приемник)" представить в виде эквивалентной схемы (рис. 1.9).

Основными вопросами, на которые требуется ответить при анализе приемных антенн, являются следующие:

1) каковы будут величины ЭДС "е" и тока "I" в приемной антенне при

характеристики и параметры приемных антенн.

Исследование приемной антенны можно производить двумя различными методами. Первый из них состоит в непосредственном анализе воздействия приходящей волны на приемную антенну, которую при этом мысленно разбивают на элементарные участки и находят ЭДС, наводимую в каждом ее элементе. ЭДС на выходе антенны рассчитывается как сумма частных ЭДС в каждом элементе. По суммарной ЭДС определяется ток в антенне. Данный метод достаточно просто реализуется применительно к вибраторной антенне, но оказывается сложным по отношению к антеннам произвольной формы. В связи с этим обычно пользуются вторым методом. Он основан на принципе взаимности, известном из теории четырехполюсников.

1.2.1. Принцип взаимности

Его суть применительно к радиолинии заключается в следующем. Две антенны - передающая и приемная - и пространство между ними, заполненное изотропной линейной средой, представляются в виде четырехполюсника

лями, т.е. в качестве приемной использовать А1, а А2 - в качестве передающей с подводимой ЭДС e&2 , то в антенне А1 возникнет ток I&1 .

17

Принцип взаимности применительно к антеннам означает, что

Соотношение (1.19) позволяет определить свойства и параметры антенны при работе в режиме приема, если известны следующие ее характеристики и параметры в режиме передачи:

Dmax - максимальный КНД;

F (θ,ϕ) - нормированная диаграмма направленности антенны по полю. Амплитуда ЭДС, наводимой в приемной антенне, равна:

где Е - амплитуда напряженности электрического поля передающей антенны в месте размещения приемной.

Амплитуда тока I в приемной антенне определяется величиной ЭДС е и суммарным сопротивлением антенны и нагрузки (см. рис. 1.9):

Таким образом, ЭДС и ток в приемной антенне выражены через ее параметры в режиме передачи.

Формулы (1.20) и (1.21) предполагают, что поляризации антенн одинаковы. Следует заметить, что под поляризацией приемной антенны понимают

ееполяризацию в режиме передачи.

1.2.2.Связь параметров приемной антенны при ее работе на прием и передачу

Основными характеристиками и параметрами приемной антенны являются те же характеристики и параметры, что и для передающих. Исключение составляют сопротивление излучения и допустимая излучаемая мощность. Определения характеристик и параметров приемной антенны отличаются от соответствующих определений для передающей.

18

Диаграмма направленности приемной антенны – это зависимость ам-

плитуды ЭДС (или тока) в приемной антенне от направления прихода (θ, ϕ) плоской электромагнитной волны при постоянной напряженности поля в месте приема.

Из выражений (1.20) и (1.21) видно, что указанная в определении зависимость выражается функцией F(θ,ϕ) , которая является не чем иным, как нормированной диаграммой направленности антенны при ее работе в режиме передачи. Следовательно, нормированные ДНА в режимах приема и передачи совпадают, и

Коэффициентом направленного действия (КНД) в направлении (θ, ϕ)

называется отношение мощности, поступающей на вход приемника при приеме на данной антенне, к мощности, поступающей на вход приемника при ненаправленной антенне. При этом предполагается, что обе антенны не имеют потерь и согласованы с приемником.

Поскольку КНД определяется диаграммой направленности, то числен-

Коэффициент полезного действия (КПД) приемной антенны учитыва-

ет потери энергии в ее элементах и показывает, во сколько раз мощность, передаваемая антенной в согласованную нагрузку, меньше мощности, которую антенна могла бы передать, если бы не имела потерь.

Антенна является линейным пассивным четырехполюсником, поэтому

Коэффициент усиления (КУ) приемной антенны имеет то же определение, что и КНД, но при этом предполагается, что в данной антенне имеются реальные потери мощности, а КПД ненаправленной антенны равен единице:

Gnp (θ,ϕ) = Dnp (θ,ϕ) ηAnp = D(θ,ϕ) ηA = G(θ,ϕ). (1.25)

Аналогичные равенства можно распространить на фазовые, поляризационные и частотные характеристики. Следовательно, основные радиотехнические характеристики и параметры антенны в режимах приема и передачи совпадают, т.е. одна и та же антенна может выполнять функции приема и пе-