43. Коэффициент направленного действия

Коэф-т направленного действия (КНД) антенны – числовая характеристика степени концентрации энергии в пространстве, обеспечиваемой антенной. КНД – число, показывающее, во сколько раз нужно увеличить мощность излучения при переходе от направленной антенны к ненаправленной при условии, что они имеют одинаковые КПД. КНД – число, показывающее, во сколько раз мощность излучения антенны, приходящееся на 1 телесного угла в данном направлении, больше мощности излучения воображаемой ненаправленной антенны, также отнесенной к 1 телесного угла, при равенстве полных мощностей, излучаемых обеими антеннами. (θ,φ)= P(θ,φ)/(P_Σ/4π), где Р(θ,φ) – мощность излучения, приходящаяся на 1 телесного угла в направлении, определяемом углами θ и φ; Р_Σ – мощность излучения воображаемой ненаправленной антенной к 1 телесного угла. Мощность излучения антенны на 1 телесного угла зависит от направления излучения и углов θ и φ. График изменения КНД в пространстве от углов θ и φ отличается от ДН по мощности постоянным множителем. Максимальная величина КНД достигает значения нескольких единиц у слабо направленных и десятки-сотни тысяч у антенн с узкой ДН (РЛС космической связи).

44. Коэффициент усиления. Действ. Длина антены.

Две антенны, имеющие одинаковые ДН и, следовательно, КНД при равной подводимой мощности будут создавать в одинаково расположенных относительно антенны точках приема различные направления поля в зависимости от величины потерь энергии в антенне. Чтобы усилить влияние потерь энергии в антенне, вводят понятие коэф-та усиления. КУ равен произведению КПД на КНД, т.е. k_ус=η_А∙. Для сравнения проволочных антенн различных типов вводят параметр действующая длина антенны (ДДА). Создаваемая элементарным отрезком антенны напряженность поля в точке приема, расположенной на направлении максимума ДН, определяется величиной тока в этом отрезке. Напряженность, которую создает вся антенна, определяется графически путем вычисления площади S₁, ограниченной кривой распространения тока вдоль провода и осью провода. Эту площадь называют площадью тока. Антенны с одинаковой площадью тока создают одинаковые напряженности полей в равноудаленных точках приема, расположенных по максимуму ДН. Поэтому антенну длиной l можно заменить некоторой воображаемой антенной с той же площадью тока, но в которой ток одинаков по всей длине и равен току на клеммах реальной антенны. Такая воображаемая антенна будет иметь длину h_д, которую и называют ДДА. Она всегда меньше реальной. Чем равномерней распределение тока по излучающему проводу, тем больше ДДА. Для наиболее распространенных антенн h_д=λ/π.

45. Основные типы антенн. Проволочные антенны

Проволочная – отрезок прямолинейного провода. В зависимости от способа возбуждения и характера распределения ВЧ тока вдоль провода проволочные антенны подразделяют на симметричные и несимметричные вибраторы. Симметричный вибратор можно представить в виде длиной линии, разомкнутой на конце, провода которой развернуты на 180˚. Токи в симметрично расположенных относительно клемм точках обеих половин вибратора оказываются равными и направленными в одну сторону вдоль оси. Распределение тока и напряжения симметрично относительно клемм. Максимальное изменение возникает при резонансе, когда длина волны собственных колебаний вибратора совпадает с длиной волны токов питающих линий. При включении источника в вибраторе устанавливаются стоячие волны тока и напряжения, причем при резонансе вдоль его длины прикладывается половина стоячей волны тока и напряжения. Таким образом, длина волны λ₀ собственных колебаний симметричного вибратора равна 2l, где l – геометрическая длина вибратора. В рассматриваемом случае длина симметричного вибратора вдвое короче λ₀, поэтому его называют полуволновым вибратором. Обычно антенны располагаются вблизи хорошо проводящей поверхности. В случае, когда одна из клемм подключена к поверхности распределения тока вдоль провода несимметрично относительно точки => несимметричная антенна. Резонансная длина волны λ₀ собственных колебаний заземленного вибратора в 4 раза больше l, поэтому заземленную антенну называют четвертьволновым вибратором. Сопротивление излучения четвертьволнового несимметричного вибратора равно ½ сопротивления излучения полуволнового вибратора. КНД несимметричного вибратора в 2 раза больше КНД симметричного в свободном пространстве. Действующая длина четвертьволнового несимметричность вибратора h_д=λ/π. Для увеличения действующей высоты несимметричной антенны к ее верхнему концу присоединяют горизонтальные провода или сетки. Выполняя роль емкостной нагрузки для антенны, они выравнивают распределение тока вдоль провода и увеличивают ДДА. Такие антенны и их модификации находят широкое применение в связи на КВ, УКВ и дм диапазонах волн.