Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А, страница 5

Действующая  длина  приемной  антенны  приобретает смысл коэффициента, связывающего электродвижущую силу  антенны с напряженностью электрического поля  для направления максимального приема (при условии, что приемная антенна ориентирована в соответствии с поляризацией поля)

                           (12)

Эффективная площадь антенны А. Она определяется как отношение максимальной мощности , которая может быть отдана приемной антенной (без потерь) в согласованную нагрузку, к мощности , приходящейся на единицу площади в падающей (неискаженной антенной) плоской волне:

                             (13)

где -  численное значение вектора Пойнтинга.

Между эффективной площадью  и коэффициентом направленного действия антенны  существует простая связь в виде соотношения

,                          (14)

или

                           (15)

Поскольку параметр  применяется как к передающим, так и к приемным антеннам, постольку и параметр  также может быть использован для характеристики свойств и тех и других антенн.

Тема 2

НАПРАВЛЕННОЕ ДЕЙСТВИЕ РЕШЕТКИ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

Для получения остронаправленных диаграмм в ряде случаев применяются антенны, составленные из большого числа излучателей (антенные решетки).

Создание направленного излучения с помощью таких антенн обусловлено интерференцией полей, создаваемых отдельными излучателями. Вследствие этого диаграмма направленности всей антенной решетки зависит как от типа излучателей, так и от их расположения, от расстояний между ними, длины волны и соотношения между амплитудами и фазами токов в излучателях. Соответствующим расположением излучателей и возбуждением в них токов определенных амплитуд и фаз можно обеспечить формирование требуемых ДН.

Напряженность электрического поля в дальней зоне для отдельно взятого N -го излучателя может быть представлена выражением вида

                  (1)

Вектор напряженности поля, создаваемого всеми излучателями, будет равен геометрической сумме всех  векторов напряженности поля. При сложении векторов в рассматриваемой точке необходимо учитывать их ориентировку в пространстве (поляризацию), а также амплитуду и фазу.

Если в состав антенной решетки входят излучатели различных типов, произвольно расположенные в пространстве, то задача нахождения суммарного поля оказывается весьма громоздкой.

Однако если решетка составлена из идентичных излучателей при их одинаковой ориентировке в пространстве, то общее выражение для результирующей напряженности поля несколько упрощается. В этом случае напряженность поля, создаваемого каждым отдельным излучателем системы, будет, в частности, характеризоваться одинаковой поляризацией. Поэтому амплитуду суммарной напряженности поля решетки можно найти, как сумму комплексных амплитуд составляющих, т.е.

                         (2)

ПОЛЕ ЛИНЕЙНОЙ РЕШЕТКИ ИДЕНТИЧНЫХ ИЗЛУЧАТЕЛЕЙ

На рис.1 показана решетка из  идентичных излучателей.

Пусть излучатели решетки:

1) расположены вдоль прямой (оси  ) на равных расстояниях друг от друга ;

2) одинаково ориентированы в пространстве и идентичны, т.е. действующие длины их равны:

, а диаграммы направленности описываются одинаковыми выражениями

;

3) амплитуды токов в излучателях равны

, а фазы меняются по закону , т.е. ток в N-м излучателе можно представить в виде . Если учесть, что точка наблюдения выбрана в дальней зоне и лучи  вследствие этого принять за параллельные, то справедливо выражение

С учетом вышеизложенного, используя соотношения (1) и (2), выражение для суммарной напряженности поля в точке наблюдения  можно представить в виде

После несложных преобразований получаем формулу

характеризующую суммарную напряженность поля в точке наблюдения Р .

Последнее соотношение для амплитудной ДН дает

где - сдвиг по фазе между полями соседних излучателей, обусловленный неодинаковостью их расстояний до точки наблюдения;

 - сдвиг по фазе между полями соседних излучателей, обусловленный

наличием фазового сдвига между токами.