Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 2

Неотъемлемой частью большинства радиотехнических устройств, являются фидерные системы. Они предназначены для канализации электромагнитной энергии и, в частности, служат для соединения антенн с передатчиками или приемниками. На коротких и более длинных волнах обычно применяются как открытые, так и экранированные линии. На дециметровых волнах применяются экранированные несимметричные (коаксиальные) и симметричные линии. На волнах короче-10 см используются волноводы.

При конструировании антенно-фидерных устройств возникает задача согласования антенны с фидером, а также элементов фидерного тракта между собой. Решение этой задачи на фиксированной частоте или в узкой полосе частот обычно не представляет больших трудностей. Однако при расширении полосы частот радиоаппаратуры ее решение сильно усложняется.

Приведенный   выше   краткий   обзор   антенно-фидерных устройств   был   сделан   для   того,    чтобы   дать   некоторое   общее представление   о   тех   вопросах,    с   которыми придется сталкиваться при изучении данного курса.

Тема 1.

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АНТЕНН

Прежде чем перейти к изучению теории антенно-фидерных устройств, остановимся на вопросе об основных электрических или, точнее, радиотехнических параметрах антенн. Следует отметить, что здесь в основном будут рассмотрены параметры передающих антенн. На основе принципа взаимности в дальнейшем будет показано, что параметры антенны в режиме передачи определяют собой также ее параметры в режиме приема.

Основным параметром передающей антенны, как нагрузки для генератора или фидера, является ее входное сопротивление. Характеристикой антенны как излучателя электромагнитных волн является ее коэффициент полезного действия, а также распределение энергии электромагнитных волн в пространстве и их поляризация. Рассмотрим упомянутые параметры антенн более подробно.

Входное сопротивление антенны. Входное     сопротивление  антенны       определяется отношением     напряжения     высокой чистоты   на  зажимах     антенны к току питания  ,  ( рис.1):

                                     (1)

В общем случае это сопротивление   содержит как активную , так и реактивную  составляющие.    сложным образом зависит от   частоты .

На входное сопротивление антенны оказывают влияние посторонние проводники и другие предметы,  расположенные неподалеку от антенны.  При наличии соответствующих измерительных приборов входное сопротивление антенны можно определить путем измерения на определенной частоте. Для измерения можно использовать специальные высокочастотные измерительные мосты, антенные омметры, измерительные линии и другие приборы. Для некоторых типов антенн входное сопротивление может быть определено расчетным путем. Несколько сложнее обстоит дело с нахождением входного сопротивления антенны СВЧ, питаемой волноводом. О входном сопротивлении такой антенны можно судить лишь по тем отражениям, которые получаются от антенны в волноводном тракте. Коэффициент отражения  можно выразить через сопротивление антенны  и эквивалентное волновое сопротивление волноводной линии  :

                      (2)

Коэффициент  является комплексной величиной.

Из выражения (2) следует, что

                                   (3)

Здесь   есть так называемое нормированное сопротивление антенны, т.е. сопротивление, выраженное в долях волнового сопротивления волновода. Коэффициент отражения  может  быть найден, например, опытным путем в результате измерений или в некоторых случаях рассчитан теоретически.

Антенно-фидерная система должна быть согласована определенным образом с генератором или приемником.

Согласование передающей антенны с фидером обеспечивает бегущую волну в нем, а согласование фидера с генератором позволяет передать в антенну максимальную мощность. Особенно чувствительны к изменению нагрузки генераторы СВЧ. Так, при изменении в небольших пределах сопротивления нагрузки колебания магнетронного генератора становятся неустойчивыми.