Качество работы антенны в составе радиоэлектронных систем определяется характеристиками и параметрами антенн. Характеристиками являются функциональные зависимости, а параметрами – числа. Нахождение характеристик и параметров антенны называется анализом.
Характеристика направленности антенны представляет собой зависимость параметров излучаемого электромагнитного поля (амплитуды, фазы и поляризации) от угловых сферических координат при фиксированном расстоянии от антенны до точки наблюдения. Графическое изображение характеристики направленности называют диаграммой направленности (ДН) антенны. Для слабонаправленных антенн ДН изображают в полярной системе координат, а для остронаправленных антенн целесообразнее строить ДН в прямоугольной системе координат. Наиболее полной является векторная комплексная диаграмма направленности – это зависимость от угловых сферических координат комплексного вектора электрического (или магнитного) поля в равноудаленных от антенны точках а также поляризации поля в дальней зоне антенны.
Ė(θ,ϕ)=Eм*f(θ,ϕ)*eiψ(θ,ϕ)*
;
(12)
где
Eм – амплитуда, Eм*f(θ,ϕ) – амплитудная ДН по полю; ψ(θ,ϕ)
– фазовая ДН; (θ,ϕ) – поляризационный вектор
(поляризационная ДН).
На практике наибольший интерес представляет амплитудная ДН – зависимость от угловых сферических координат величины (интенсивности) поля излучения в равноудаленных от антенны точках. На практике для этого измеряют величину поля излучения индикатором, перемещающимся по поверхности сферы с центром в точке излучающей антенны и радиусом R≥Rд , где Rд – расстояние от антенны до начала дальней зоны. Если показания индикатора пропорциональны напряженности поля E – то получается ДН по полю (fЕ(θ,ϕ)), если мощности Р – то ДН по мощности (fр(θ,ϕ)).
(13)
Нормированные ДН по полю и мощности находят делением ненормированных ДН на их максимальные значения:
; (14)
В лабораторных условиях снимаются ненормированные ДН по мощности.
Наибольшую информацию о направленных свойствах излучающей антенны дает пространственная ДН, но строить её довольно сложно. На рисунке 10 представлены некоторые виды ДН антенн.
Рис 10
а)- тероидальная (радиосвязь, радионавигация, радиовещание);
б)- игольчатая (радиосвязь, радиолокация);
в)- веерная (радиосвязь, радиолокация);
г)- косекансная (радиолокационное наблюдение подстилающей поверхности – уровень отраженных сигналов практически не зависит от наклонной дальности).
Поэтому на практике ограничиваются построением сечений ДН в двух взаимноперпендикулярных (главных) плоскостях, проходящих через направление максимального излучения. Для антенн с линейной поляризацией поля одна из плоскостей может быть параллельна вектору Е (Е-плоскость), а другая – вектору Н (Н-плоскость).
ДН может изображаться в полярных по полю (Рис. 11, а) или декартовых координатах по полю и по мощности (Рис. 11 б), или в логарифмическом масштабе (Рис. 11 в).
Рис. 11 способы изображения двумерных ДН антенн
Диаграмма направленности антенны характеризуется следующими параметрами:
¾ направлениями главного максимума и нулевого излучения;
¾ шириной главного лепестка в соответствующих плоскостях;
¾ уровнем боковых и обратного лепестков.
Важнейшими параметрами являются также:
¾ коэффициент направленного действия (КНД – D);
¾ коэффициент полезного действия антенны (КПД – η);
¾ коэффициент усиления антенны (КУ – G);
¾ входное сопротивление антенны (Za).
Шириной главного лепестка ДН в какой-либо плоскости (углом раствора главного лепестка ДН или шириной луча) на заданном уровне мощности (чаще всего на уровне половинной мощности) называют угол ï2θ0,5ï между двумя направлениями в пределах главного лепестка, в которых угловая плотность мощности составляет половину от максимальной. В ДН по полю – это уровень 0,707. В ДН, построенной в логарифмическом масштабе – это уровень (-3 дБ) (см. рис. 12).
Рис 12
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.