Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 3

В приемной антенне согласование фидера с приемником обеспечивает бегущую волну в фидере,  а согласование антенны с нагрузкой (нагрузкой является фидер с приемником на конце) позволяет извлечь максимальную мощность из падающей на антенну электромагнитной волны.

Сопротивление излучения, сопротивление потерь и коэффициент полезного действия антенны. Подводимая к антенне мощность  частично излучается, а частично тратится бесполезно в активном сопротивлении проводников антенны, в земле, в окружающих антенну проводниках и других предметах (оттяжках, зданиях и т.д.).

Излучаемая антенной мощность  пропорциональна квадрату действующего значения тока в антенне , что можно записать в виде

                                    (4)

где  - коэффициент пропорциональности, измеряемый в омах и называемый сопротивлением излучения.

Как видно из выражения (4),

                                      (5)

Таким образом, сопротивление  излучения можно  определить,  как  коэффициент, связывающий  мощность  излучения антенны  с  квадратом  действующего  значения  тока  в  данной  точке антенны. Величина сопротивления излучения зависит от формы антенны, ее геометрических размеров и длины волны, на которой работает антенна. Излучаемая антенной мощность является полезной мощностью и соответственно сопротивление излучения антенны - полезным активным сопротивлением в отличие от другой части активного сопротивления антенны, обусловливающего потери.

Мощность потерь в антенне, так же как и мощность излучения, пропорциональна квадрату тока. Поэтому справедливой оказывается формула

, где - эквивалентное сопротивление потерь, отнесенное к току .

Полная мощность, расходуемая антенной,

.

Если сопротивление излучения и сопротивление потерь отнесены к току в точках питания антенны  , то получим

, где  - полное активное сопротивление антенны, отнесенное  к точкам питания.

На рис.6 изображена веерная ДН. Такая диаграмма в одной плоскости сжата, а в другой расширена. Наряду с амплитудной ДН в качестве параметра антенны рассматривают также фазовую ДН . Фазовой  ДН называется зависимость фазы поля от направления в пространстве (на одинаковых расстояниях). Фазовая диаграмма представляет интерес, например, при

определении угловых координат объекта.

Направленное действие антенны часто оценивают при помощи угла раствора диаграммы направленности, который также называют шириной диаграммы. Под шириной  главного лепестка ДН подразумевают угол между направлениями, вдоль которых напряженность поля уменьшается в  раз по сравнению с напряженностью поля в направлении главного максимума (рис.7), а поток мощности соответственно падает вдвое. В некоторых случаях под шириной ДН подразумевают  угол между направлениями (ближайшими к направлению максимума), вдоль которых напряженность поля равна нулю.

Антенны, которые должны обладать ненаправленным действием, характеризуются коэффициентом равномерности ДН. Этот коэффициент представляет собой отношение минимального значения напряженности поля к максимальному в пределах диаграммы.

Поляризационная характеристика антенны. Напряженность электрического поля, создаваемого передающей антенной, характеризуется не только величиной и фазой, но и поляризацией. Поляризация излучаемых   волн зависит от типа передающей антенны и ее размещения в пространстве. Поле прямолинейного проводника с током в свободном пространстве является линейно - поляризованным, т.е. в рассматриваемой точке для любого момента времени ориентировано вдоль одной и той же прямой. Помимо линейно - поляризованных электромагнитных полей, известны также поля с вращающейся (эллиптической) поляризацией. Поле вращающейся поляризации может быть получено в результате сложения двух полей с линейной поляризацией, электрические векторы которых повернуты в пространстве друг относительно друга и не совпадают по фазе. Такое поле часто называют эллиптически поляризованным потому, что конец суммарного вектора напряженности электрического поля описывает в пространстве эллипс за период высокой частоты. Этот эллипс при распространении волн в свободном пространстве лежит в плоскости, перпендикулярной направлению распространения волны, и называется поляризационным эллипсом или поляризационной характеристикой. Отношение малой оси эллипса поляризации к большой называют   коэффициентом     равномерности      (эллиптичности)   поляризационной характеристики, а зависимость последнего от направления - поляризационной диаграммой направленности антенны. Коэффициент равномерности поляризационной характеристики может иметь значения от 0 до 1. В первом случае он характеризует поле линейной поляризации. Во втором случае эллипс поляризации превращается в круг и поле называется поляризованным по кругу.