Сопротивление излучения антенны

Фазовая диаграмма направленности

Фазовой диаграммой направленности (фазовой характеристикой) антенны Ф(θ, φ) называется зависимость начальной фазы поля от пространственных углов θ, φ при фиксированном, расстоянии от начала координат и неизменных условиях возбуждения антенны,

Фазовая ДН представляет собою аргумент комплексной ДН.

Для характеристики фазы излучаемого поля удобно рассматривать также эквифазные поверхности, тесно связанные с фазовой ДН.

Эквифазная поверхность (фронт волны) представляет собою поверхность в пространстве, во всех точках которой в данный момент времени фаза поля одинакова.

 

Коэффициент направленного действия (КНД) и коэффициент усиления (КУ)

Коэффициент направленного действия (КНД)

В теории антенн используются два эквивалентных друг другу определения КНД. В обоих случаях рассматриваемая антенна сравнивается с изотропной.

Первое определение:

D(θ, φ) = P_Σ0 / P_Σ при E(θ, φ)=E₀ (3.4.4)

 

т. е. КНД показывает, во сколько раз мощность P_Σ0 излучаемая изотропной антенной, должна быть больше мощности P_Σ , излучаемой рассматриваемой антенной, при условии равенства возбуждаемых ими в направлении θ, φ полей.

Второе определение:

D(θ, φ) = E²(θ, φ)/E₀² при P_Σ0 = P_Σ (3.4.5)

 

т. е. КНД показывает, во сколько раз плотность потока мощности, излучаемой антенной в направлении θ, φ , больше плотности потока мощности, излучаемой изотропной антенной, при условии равенства мощностей, излучаемых обеими антеннами в окружающее пространство.

Второе определение тождественно часто используемому в литературе определению КНД как отношению мощности, излучаемой в единицу телесного угла в направлении θ, φ, к средней по всем направлениям мощности, излучаемой антенной.

 

D(θ,φ)= = (3.4.6)

 

Данная формула [14] позволяет сделать следующие выводы:

КНД определяется лишь диаграммой направленности и отличается от диаграммы направленности по мощности постоянным множителем;

Максимальное значение КНД Dмакс соответствует направлению главного максимума, для которого F²(θ, φ) = 1.

Соответственно

 

Dмакс= (3.4.7)

Приведем для ориентировки значения Dмакс для некоторых типов антенн (табл3.4.1).

Табл.3.4.1

 

Тип антенны Dмакс

Элементарный вибратор 1,5

Полуволновый вибратор 1,64

Директорная антенна 20…40

Зеркальные антенны (обычные) 1000…50000

Зеркальные антенны крупных радиотелескопов до 10⁸

 

Величину КНД часто выражают в децибелах Dмакс дБ = 10lg Dмакс.

Иногда КНД антенны определяют относительно КНД элементарного вибратора или КНД полуволнового вибратора.

 

Коэффициент усиления (КУ)

Коэффициент усиления показывает, во сколько раз мощность, подводимая к изотропной антенне, не имеющей потерь, должна быть больше мощности, подводимой к рассматриваемой антенне, при условии равенства полей, возбуждаемых этими антеннами в направлении θ, φ .

Таким образом, при определении КУ сравниваются мощности, подводимые к изотропной и рассматриваемой антеннам, в то время как при определении КНД сравнивались мощности, излучаемые этими антеннами.

Так как КНД изотропной антенны принят равным единице, то

 

G(θ, φ) = P_0подв / P _подв = P_Σ0 P_Σ / P_Σ P _подв = D(θ, φ) η (3.4.8)

 

т. е. КУ антенны представляет собой произведение КНД на КПД –η. Для большинства антенн УКВ диапазона величина η ≈ 1 и значение G мало отличается oт D.

 

Сопротивление излучения R_Σ. вводится обычно для проволочных антенн.

Сопротивление излучения R_Σ— это коэффициент, с помощью которого, зная ток в антенне, можно определить излучаемую мощность P_Σ по обычной формуле теории цепей

 

P_Σ = I² R_Σ /2 (3.4.9)