Особенности распространения радиоволн. Основные определения и электрические параметры антенн, страница 8

Из формулы (5) видно, что К антенны обратно пропорционален произведению углов раствора главного лепестка и, следовательно, равноценные по усилению антенны будут иметь одинаковые произведения углов раствора. Так, например, две антенны, у одной из которых θ0 = 1,5° и Ф0 = 20°, а у другой θ0 = 5° и Ф0= 6°, будут иметь одинаковое усиление, несмотря на сильное различие их пространственных характеристик направленности.

Приведенный пример показывает, что знания только одной величины К еще недостаточно для того, чтобы охарактеризовать направленные свойства той или иной антенны.

Коэффициент усиления Gантенны и ее диаграммы направленности зависят от геометрических размеров излучающего отверстия, а именно:

G = 4p·Sэфф2                                                     (6)

где   Sэфф — эффективная   площадь излучающего отверстия антенны;

λ2 — квадрат   длины   волны    в   тех   же    единицах, что и S,

В литературе, особенно иностранной, часто коэффициет усиления выражают в децибелах, т. е. вместо значения G. даваемого формулой (6), приводят его удесятеренный логарифм:

G|db| = 10 lg(4p·Sэфф2)(7)

На рис. 9 зависимости (6) и (7) представлены графиком, на котором по горизонтали отложена величина эффективной площади излучающего отверстия в квадратных длинах волн Sэфф2, а по вертикали слева даны величины коэффициента усиления G.

Дополнительная шкала справа на рис. 9 дает соответствующие значения коэффициентов усиления в децибелах.

У приемных антенн величину коэффициента усиления иногда выражают через так называемую поверхность поглощения Qэфф.

G = 4p· Qэфф2(8)

В силу «обратимости» антенны ее коэффициент усиления остается одним и тем же как при работе на передачу, так и при работе на прием, поэтому Qэфф = Sэфф

Отношение эффективной площади излучающего отверстия Sэфф к геометрической Sr называется  коэффициентом  использования поверхности (сокращенно КИП) излучающего отверстия или раскрыва антенны и обозначается буквой γ.

γ = Sэфф/ Sr = Qэфф/Qг                                                      (9)

Максимальное значение γ равно единице, что достигается лишь в том случае, когда в раскрыве антенны образуется плоская электромагнитная волна с одинаковым (однородным) распределением амплитуд.

У реальных антенн либо из-за отклонения волны от плоской, либо вследствие трудностей получения однородного распределения амплитуд поля в раскрыве антенны коэффициент γ оказывается меньше единицы.

Приемная  антенна улавливает свободные радиоволны и преобразует их в связанные волны, подводимые с помощью фидера к приемнику. В соответствии с принципом обратимости антенн свойства антенны, работающей в режиме передачи, не изменяются при работе этой  антенны в приемном  режиме.

Передающая антенна преобразует энергию токов высокой частоты, вырабатываемых передатчиком, в энергию свободных радиоволн и распределяет ее определенным образом о пространстве. Приемная антенна преобразует энергию свободных радиоволн, приходящих с определенных по отношению к ней направлений, в энергию токов высокой частоты на входных элементах приемного устройства.

Радиопередатчик с антенной, среда распространения радиоволн и радиоприемник с антенной образуют систему радиосвязи (радиолинию). Связующим элементом здесь является среда, область пространства (радиотрасса), в которой происходит распространение радиоволн.

Наряду с полезным сигналом на приемную антенну могут воздействовать посторонние сигналы — помехи. Надежность прохождения радиоволн, несущих полезный сигнал, «а пути от передающей до приемной антенн определяет устойчивость работы радиолинии.

Радиоволны могут распространяться в атмосфере, вдоль поверхности земли, в толще Земли и космосе. В однородной (или слабо неоднородной) среде радиоволны распространяются по прямолинейным (или почти по прямолинейным) траекториям. Это прямые радиоволны. С их помощью можно осуществить радиосвязь лишь при наличии прямой геометрической видимости между антеннами корреспондентов.