11.6. Коефіцієнт підсилення

Коефіцієнт підсилення (КП) антени визначається аналогічно КНД, але зрівнюються не потужності випромінювання, а потужності які підводяться до входу антен від передавача. Вважається, що в еталонній антені немає втрат, тому підведена до неї потужність та потужність випромінювання одинакові. В результаті проведеного розрахунку(Додатку 11.3) отримано:

(11.16)

Антена, як правило, не містить підсилювача. Значить така антена не може підсилити потужність,яка подається на вхід антени від передавача. Зміст, який вноситься в термін «коефіцієнт підсилення» полягає в перерозподілі випромінюваної антеною потужності – в одному напрямку випромінюється більше за рахунок зменшення в іншому напрямку.

КП являється одним з найважливіших параметрів антени. Справа в тому, що практично найбільший інтерес представляє значення напруженості поля , створюваного антеною в даній точці. Можна мати антену з великим значенням КСД (або коефіцієнта корисної дії), але через мале значення ККД (або КСД) напруженість поля буде незначною. І лише КП враховує вплив КСД та ККД на напруженість поля в даній точці.

КП часто плутають з КСД. Це пов’язано з тим, що їх визначення майже аналогічні. Відмінність в тому, що КП враховує наявність втрат в антені. Нагадаємо, що при визначені КСД оперують лише потужністю випромінювання і не цікавляться як ця потужність зв’язана з потужністю, що відводиться від передавача.

Значення коефіцієнта підсилення часто визначається відносно еталонної антени. В залежності від вибраного типу еталонної антени одиниці вимірювання коефіцієнта підсилення антени позначаються:

• dBi – для ізотропної антени;

• dBd– для півхвильового вібратора.

Коефіцієнт підсилення півхвильового вібратора відносно ізотропної антени рівний 1.64, що відповідає 2.15 дБ.

dBі =dBd+ 2.15 дБ (11.17)

Тому коефіцієнт підсилення dBiданої конкретної антени відносно ізотропної антени буде на 2.15 дБ більший, порівняно з коефіцієнтом підсиленняdBdцієї ж антени відносно півхвильового вібратора.

Розрахунок КП при відомій ДН зводиться до розрахунку КСД та ККД. Розрахунок останнього переважно складний. Тому КП визначають, як правило, експериментально, шляхом порівняння даної антени з еталонною, КП якої відомий.

11.7. Коефіцієнт розсіювання

Коефіцієнт розсіюванняпоказує,яка частина потужності, що випромінюється антеною, припадає на область бокових і задніх пелюстків і,отже,розсіюється марно. Нехай,і- тілесні кути, що зайняті головним пелюстком і відповідно боковими і задніми пелюстками. Тоді, враховуючи, елемент тілесного кута дорівнює(рис. Поляризаційний еліпс), відповідно (11.2), отримаємо вираз для коефіцієнта розсіювання:

(11.18)

Величина

(11.19)

визначає ефективність головного пелюстка ДС, тобто частину випромінюваної потужності, що припадає на головний пелюсток.

11.8. Діюча довжина

Поняття діючої довжини. Поняття діючої довжини та висоти переважно відноситься до провідних антен, причому:

• ефективну довжину відносять до симетричних антен;

• ефективну висоту відносять до несиметричних антен.

Електромагнітні хвилі найбільш інтенсивно випромінюються на тій ділянці провідника, де струм найбільший. Оскільки вібратор, як правило, має нерівномірний розподіл струму, то і ефективна довжина вібратора не тотожна (менша) за його механічну довжину.

Розглянемо, наприклад, симетричний вібратор. Його механічна довжина становить

(11.20,а)

а електрична довжина значно менша

(11.20,б)

Отже, діючою довжиною антениназивається довжина такого прямолінійного випромінювача з рівноамплітудним розподілом струму, рівним струму в деякому перерізі даної антени, який створює в напрямку максимального випромінювання таку ж напруженість поля, що і дана антена.

Розрахунок діючої довжини. Представимо напруженість поля конкретного випромінювача у вигляді, аналогічному напруженості диполя Герца (). Тоді для напрямку максимального випромінювання отримаємо значення напруженості поля та діючої довжини антени:

і (11.21)

Діюча довжина антени з нерівномірним розподілом струму залежить від того , в якому перерізі відчитується струм. Якщо в якості струму використати струм на вході антени , то

(11.22)

Отже, при відомій напруженості поля розрахунок діючої довжини здійснюється згідно (11.22).

Розрахунок діючої довжини для прямолінійних антен. Суть діючої довжини стає особливо наглядною при розгляді прямолінійних антен з синфазним розподілом струму (рис.11.7,а). Площу, обмежену струмом, називають«площею струму». Згідно проведеного аналізу(п.3.3 Додаток 1)показано, що таку ж площу можна отримати використовуючи інший (постійний) розподіл струму (рис.11.7,б), але вздовж антени іншої довжини (діючої довжини).

а) б)

Рис.11.7. До визначення діючої довжини антени:

а) реальної антени, б) еквівалентної антени з діючою довжиною.