Рабочий диапазон частот антенны

Поляризационная диаграмма антенны

Входное сопротивление антенны

Входное сопротивление Z_BX определяется как отношение комплексной амплитуды напряжения (U_вх к комплексной амплитуде токa I_вх на входе антенны.

Z_BX= U_вх / I_вх = Rвх + jXвх (3.4.10)

Активная составляющая входного сопротивления характеризует расходуемую в антенне активную мощность, которая представляет собой сумму мощности излучения и мощности потерь.

Реактивная составляющая входного сопротивления характеризует реактивную мощность, сосредоточенную вблизи антенны.

Важной характеристикой антенны является поляризация излучаемого ею поля. В общем случае поле антенны в дальней зоне и соответственно векторная диаграмма направленности имеют две ортогональных составляющих по θ и φ сферической системы координат.

Величины E_θ и Е_φ в общем случае имеют различные амплитуды и сдвинуты друг относительно друга по фазе. При этом поле антенны поляризовано эллиптически — конец вектора напряженности электрического (магнитного) поля описывает за период высокой частоты эллипс, лежащий в плоскости, перпендикулярной направлению распространения (картинной плоскости).

Поляризационный эллипс Рис.3.4.13 определяется следующими параметрами:

 

- коэффициентом равномерности (эллиптичности, поляризации) р, равным отношению малой полуоси эллипса b к большой а - p= b/a ;

- углом наклона большой полуоси эллипса β

- направлением вращения вектора Е. Направление вращения вектора Еопределяется следующим образом: если смотреть вслед уходящей волне и видеть при этом вектор Е вращающимся по часовой стрелке, то поле будет иметь эллиптическую поляризацию правого вращения; при вращении век­тора Е против часовой стрелки поле имеет эллиптическую поляризацию левого вращения. Направление вращения (правое или левое) можно указать, приписывая условно тот или иной знак (плюс или минус) величине р.

При переходе от одной точки пространства к другой параметры поляризационного эллипса изменяются.

Зависимость коэффициента равномерности поляризационного эллипса от пространственных углов θ и φ называют поляризационной диаграммой антенны.

Следует указать, что знание поляризационных свойств антенны весьма важно. Так, например, если плоскости поляризации полей двух антенн взаимно перпендикулярны, то одна не будет принимать излучение другой, и наоборот. Аналогично этому антенна, излучающая в данном направлении поле с некоторым эллипсом поляризации, не примет падающей на нее с этого направления волны; эллипс поляризации которой является «обратным» первому (т. е. повернут на 90° и имеет противоположное направление вращения). Это обстоятельство необходимо учитывать при выборе приемной и передающей антенн для той или иной радиолинии.

Антенна обычно рассчитывается для работы в некотором диапазоне частот. При изменении частоты изменяется распределение тока (или поля) в антенне, что приводит к изменению ее параметров.

Интервал частот, в котором заданные параметры антенны не выходят из заданных границ, называется рабочим диапазоном частот антенны (полосой пропускания).

Весьма часто рабочий диапазон определяют по изменению входного сопротивления антенны Z_BX. Изменение Z_BX сказывается на режиме работы передатчика, что может привести к нестабильной работе его. При определении рабочего диапазона по входному сопротивлению исходят из допустимого в фидерной линии значения коэффициента стоячей волны К_св. В зависимости от выбора допускаемого значения К_св получим то или иное значение полосы пропускания Δf (рис.3.4.14). Обычно в фидерных трактах наземных РЛС допускается К_СВ до 1,5, в самолетных —до 1,2.

В зависимости от назначения радио­технического устройства исходным при определении рабочего диапазона могут быть также допустимые границы изменения КНД, ширины главного лепестка, уровня боковых лепестков и т. п.

При использовании антенн с вращающейся поляризацией параметром, определяющим рабочий диапазон, является обычно коэффициент равномерности. Если заданы границы изменения нескольких параметров, то рабочий диапазон будут определять те из них, которые быстрее всего изменяются с частотой, причем верхнюю границу fмакс может определять один параметр, а нижнюю fмин -другой.

Если ширина полосы пропускания Δf менее десяти процентов по отношению к средней частоте диапазона f₀, то антенну условно называют узкополосной. Антенны с полосой пропускания (10-50)% называют широкополосными.

Если отношение fмакс / fмин больше двух, то антенну называют диапазонной.Для диапазонных антенн вводится коэффициент перекрытия диапазона К= fмакс / fмин. Антенны с коэффициентом перекрытия больше пяти называют частотно-независимыми.

В настоящее время обеспечение широкой полосы пропускания является одним из важнейших требований, предъявляемых к антеннам . Связано это с необходимостью изменения рабочей частоты при наличии активных помех:, а также с внедрением в современных РЭС широкополосных сигналов.