Поляризационные характеристики передающей антенны.

Поляризация передающей антенны определяется по поляризации ее поля излучения, как правило, по электрическому вектору, который, в общем случае, с течением времени изменяет как свою величину, так и направление в каждой точке пространства.

При изучении поляризации характеристик удобно ввести две плоскости – плоскость поляризации Π и картинную плоскость К.

Плоскость поляризации содержит в себе вектор и направление распространения в точку наблюдения М. Если вектор вращается вокруг направления распространения, то вместе с ним вращается и плоскость по­ляризации. Поляризация называется линейной, если плоскость поляризации с течением времени не меняет своего положения в пространстве. При этом различают: горизонтальную поляризацию – векторе параллелен по­верхности земли; вертикальную поляризацию - плоскость поляризации перпендикулярна поверх, земли; наклонную поляризацию.

Поляризация называется, если плоскость поляризации вращается, делая один оборот за период ВЧ колебаний поля.

Картинная плоскость перпендикулярна направлению распростра­нения и проходит через точку наблюдения – вектор находится в картинной плоскости. Здесь используется прямоугольную систему координат с началом наблюдения в точке наблюдения М – оси совмещены с ортами сферической системы координат в точке М.

Эллиптическая поляризация является наиболее общим случаем поляризации, когда конец электронного вектора описывает в картинной плоскости эллипс, вращаясь со средней угловой скоростью ω.

Поляризационные характеристики поля и, следственно, антенны полностью оп­ределяются следующими параметрами эллипса:

• углом наклона γ большой оси эллипса к оси θ выбранной системы координат – угол наклона поляризационного эллипса;

• коэффициент равномерности эллиптической поляризации:

• направлением вращения электрического вектора: эллиптическая поляризация правого и левого вращения.

Поляризационная характеристика – это зависимость ЭДС в приемной антенне линейной поляризации, принимающей электромагнитной волны от рассматриваемой передающей антенны, от угла поворота Δ этой антенны в картинной плоскости. Для каждого положения приемной антенны амплитуда наведенной ЭДС пропорциональна наибольшей ве­личине проекции вращающегося электронного вектора на ось диполя. Если для всех углов Δ найти эту наибольшую проекцию и изобразить ее в виде радиуса-вектора в полярной системе координат на картинной плоскости, то концы векторов дадут кривую, которая является поля­ризационной характеристикой.

В общем случае для каждого направления в пространстве θ, φ будет своя поляризационная характеристика. Например: вырожденный эллипс поляризации и поляризационная характеристика: для случая линейной наклон­ной поляризации, а так же, для круговой поляризации.

Направленные свойства антенн вращающейся поляризации характеризуют обычно парциальными ДН для взаимно перпендикулярных компо­нент. Эти парциальные ДН в нормированном виде записываются как для составляющей и для составляющей .

Так же вводится понятие полной амплитуды волны:

которая связана с угловой плотностью мощности соотношением:

Мы рассматривали поляризационные характеристики антенны с неизменяемыми во времени параметрами при излучении ею монохроматических волн. Поле такой антенны называется полностью поляризованным. Если преднамеренно или случайно изменяются во времени величины и γ , но вектор совершает вращательное движение с некоторой средней частотой ω, то поле называется частично поляризованным. Если же положение самого вектора для каждого момента времени является случайным, то поле является неполяризованным (деполяризован­ным). Характерным примером неполяризованного электромагнитного поля является поле, излучаемое нагретыми телами.

Диапазон рабочих частот антенны – интервал от до в котором все параметры антенны не выходят из заданных пределов. Очевидно, этот диапазон: будет определятся тем параметром, который быстрее других выходит из заданных пределов при изменении частоты, чаще всего это входное сопротивление (коэффициент согласования).

При / ≤1,7–2,0 обычно говорят о полосе рабочих частот антенны . Ширину полосы рабочих частот определяют в единицах частоты или в процентах к средней частоте диапазона.

При - узкополосная (резонансная) антенна

>10% - широкополосная

>100% - широкодиапазонная и ее свойства характеризуют коэффициентом перекрытия диапазона

Теорема подобия: антенна, работающая при частоте колебаний не изменит свои параметры, если при новой частоте колебаний ее геометрические размеры будут уменьшены в n раз ( ), электрическая проводимость будет увеличена в n раз( ) , а электрическая и магнитная проницаемости материалов и среды останутся без изменения. Величина n – коэффициент масштабного пересчета или коэффициент подобия антенн.

На основании этой теоремы производится моделирование при разработке и исследований, антенн. Строится модель антенны уменьшен­ная в n - раз и производится измерение ДН, КНД, входное сопротивления и т.п. на частоте в n - раз большей рабочей частоты натуральной антенны, при соблюдении всех прочих условий.