Пассивные микроволновые системы. Теория антенн, страница 2

                                                                                         (7.2)

На рис. 7.2 представлена типичная диаграмма направленности. На графике четко различаются основной лепесток с максимальной чувствительностью в направлении (0, 0) и некоторое количество боковых лепестков. Ширину основного лепестка характеризует ширина диаграммы направленности антенны по уровню половинной мощности (HPBW), которая определяется как угловая ширина области диаграммы направленности, где _________________. Для антенн с большой апертурой (по сравнению с длиной волны_________ определяемого излучения) диаграмма направленности рассчитывается методом преобразования Фурье. Для антенн с размерами меньше нескольких длин волн в направлении, перпендикулярном направлению излучения, расчеты диаграммы направленности более сложные и требуют применения электродинамики. В табл. 7.1 представлены некоторые параметры диаграмм направленности нескольких видов антенн. Характеристикой боковых лепестков диаграммы направленности являются максимальные значения Р_п в децибелах. Как показала практика, хорошо спроектированные антенны имеют уровень боковых лепестков от —20 дБ и ниже.

Таблица 7.1. Параметры некоторых микроволновых антенн.

Примечание. В таблице приведены значения HPWB в двух ортогональных направлениях  («изо» означает изотропный, т.е. __________ в этой плоскости не изменяется ___________, направленность D и максимум уровня боковых лепестков. Для двух последних антенн считается, что их физические размеры a,b и d намного больше, чем длина волны λ излученияю.

Из определения диаграммы направленности можно записать формулу температуры антенны:

где_______________— яркостная температура «цели» в направлении _________________, а интегралы вычисляют соответствующие величины во всех направлениях (т. е. в ____________ стерадиан). Угловая ширина луча определяется по формуле:

Следовательно, формула температуры антенны будет иметь вид:

Направленность антенны определяется как:

Направленность характеризует чувствительность антенны в направлении наибольшей чувствительности. Для несимметричной антенны, которая полностью изотропна, ширина луча равна ___________ стерадиан, а направленность равна 1. Направленность, обычно измеряемая в децибелах, определяет, таким образом, максимальную чувствительность относительно изотропной антенны. Типичные значения направленности представлены в табл. 7.1.

Были рассмотрены определения идеальной антенны, т. е. антенны без потерь мощности. В реальных антеннах резистивные потери уменьшают принимаемую мощность. Эти потери в анализе функционирования антенн определяются эффективностью антенны_____________, которая равна отношению распространяемой мощности к принятой антенной мощности, или коэффициентом усиления в прямом направлении G:

Пользоваться этими показателями легче, чем диаграммой направленности. Угловую ширину луча _________________ тоже можно определить через размеры антенны, а не из преобразования Фурье или электродинамическими расчетами. Этот альтернативный метод определения _________________ предусматривает использование нового понятия — эффективная площадь антенны.

Из условия Рэлея—Джинса (см. п. 2.6) спектральное излучение и яркостная температура _______________ находятся в следующей зависимости:

где k — постоянная Больцмана, а __________ — длина волны излучения. Если имеется источник излучения с яркостной температурой ____________ и небольшим телесным углом ______________ распространения, то спектральная плотность потока излучения, получаемая антенной, будет равна: