1.2 Коефіцієнт спрямованої дії (ксд)

КСД характеризує енергетичний виграш за рахунок спрямованих властивостей антени.

КСД – це відношення потужності випромінювання ненаправленого (ізотропного) випромінювача до потужності випромінювання даної антени при умові, що вони створюють одинакові напруженості поля в напрямі максимуму на однакові відстані.

D = P_∑е ⁄ P_∑ при r = const

Ео

r

Ео=Е

r

КСД антени у напрямку Q та φ є число, що показує у скільки разів кутова щільність потужності ρ(Q,φ), що створюється у цьому напрямі даною антеною, більше кутової щільності потужності ρ_е, що створюється у цьому ж напрямі еталонною антеною за умовою рівності потужностей цих антен:

D(Q,φ) = ρ(Q,φ)⁄ρ_е , при P_∑ = P_{∑е .}

Еталонна антена є неспрямованою (ізотропною), для неї

ρ_е(Q,φ) = ρ_е = const.

Інше визначення КСД, дано А. А.Пістолькорсом у 1923 році. КСД антени зветься число, яке показує у скільки разів необхідно збільшити потужність випромінювання еталонної антени у порівнянні до потужності випромінювання даною антеною для того, щоб у заданій точці отримати однакову кутову щільність потужності, отже - однакові напруженості полів

D (Q, φ) = P_∑е ⁄ P_∑, при ρ (Q, φ) = ρ_е

або E (Q, φ) = E_е, r = const

1.3 Коефіцієнт підсилювання

У визначенні КСД не враховувалися втрати енергії у антені. Для урахування спрямованих властивостей антен та втрат у антені введено параметр, який зветься коефіцієнтом підсилювання.

Коефіцієнт підсилювання – це відношення потужності випромінювання ненаправленої антени до потужності підведеної до даної антени при умові, що вони створюють в напрямі максимуму одинакове поле на одинаковій відстані.

Коефіцієнт підсилювання (КП) антени визначається як КСД, але порівнюються не потужності випромінювання, а потужності, що підводяться до антен:

G (Q, φ) = P_∑е ⁄ P_а = P_∑е ⁄ P_в при ρ (Q, φ) = ρ_е.

Так як P_a = P_∑ ⁄ η, маємо G (Q, φ) = D (Q, φ) ּ ŋ,

дє ŋ - коефіцієнт корисної дії (ККД).

1.4. Коефіцієнт корисної дії (ккд)

Відомо, що коефіцієнт корисної дії

ŋ = P_∑ ⁄ P_a = P_∑ ⁄ P_∑ + P_в.

Для збільшення ККД необхідно зменшувати Р_В або збільшувати потужність випромінювання Р_Σ .

1.5 Вхідний опір антени.

Це є відношення напруги на зажимах антени до струму у антені

I

U Z_a=U_a/I_a

Вхідний опір є функцією частоти та має комплексний характер

Z_a(f)=R_a(f)+jX_a(f),

де R_a - активна складова;

X_a - реактивна складова вхідного опору.

Антена буде настроєна на задану частоту, коли X _a(f)=0

Активна частина вхідного опору є сума опору випромінювання R_∑ та опору втрат R_в

R_a = R_∑ + R_в.

1.6 Потужність випромінювання та опір випромінювання

Потужність випромінювання визначається шляхом інтегрування щільності потоку потужності у дальній зоні по поверхні сфери радіусом r, що оточує антену

P_∑ = ∫П(Q, φ) dS,

де S =r² sin Qּ d Qּ d φ.

Так як П(Q,φ)=E²(Q,φ)⁄240π, а E(Q,φ)=E_max (Q,φ),

маємо P_∑=r² E²_max⁄240П∫∫F²(Q,φ)ּsinQּdQּdφ .

Для розрахунку потужності випромінювання досить знати нормовану ДС та напруженість поля у максимумі ДС на відстані r.

Так як Pa=Pв + P_∑ , де Pв - потужність втрат у антені, тоді, коли малі витрати (Pв~0), уся потужність, що підводиться до антени, випромінюється Pа=P_∑ .

Явно, що P_∑ =I²_a ⁄ 2;

де I_а - струм у антені.

Для точного визначення потужності випромінювання введемо коефі­цієнт пропорційності R_Σ , який має розмірність опору.

Тодi P_∑= I²_а ⁄ 2 • R_∑ ,

де R_∑ - опiр випромінювання.

Опір випромінювання оцінює випромінюючу здатність антени. Прийнято відносити опір випромінювання або до струму на вході антени, або до струму у пучності I_п, тоді відповідно

R _∑a = 2 P_∑ ∕ I ²_a ; R _∑п = 2P_∑ ⁄ I²_п .

Для двох антен, в яких протікає однаковий струм (I_а) потужність випромінювання буде більше для тієї антени, опір випромінювання якої більше.