ОСНОВНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТА ПАРАМЕТРИ АНТЕН

Частина характеристик антен стосується їх енергетичних властивостей , ще одна частина — просторових характеристик. Існує ще й третя частина характеристик, що визначає ефективність антени як перетворювача енергії фідера в енергію електромагнітного поля.

Основні характеристики та параметри антен

З розгляду рис.1 випливає, що незалежно від конструктивних особливостей антенних пристроїв усі вони характеризуються спільними за фізичним змістом параметрами.

Згідно з таким поділом характеристики радіопередавальних антен наведено в табл. 1.

При аналізі антен, що перебувають у режимі приймання, необхідно враховувати деякі додаткові обставини. Фідер та вхідні кола радіоприймача є комплексними навантаженнями Żн = Rн + іХн і можуть розцінюватись як вхідний опір радіоприймача.

Власне приймальна антена при цьому розглядається як еквівалентне джерело деякої електрорушійної сили (ЕРС) з внутрішнім імпедансом

Під впливом ЕРС у навантаженні Żа виникає електричний струм, який можна розцінювати як позитивний ефект від застосування каналу зв'язку.

Характеристика спрямованості (ХС) приймальної антени за напругою (струмом) визначається як залежність амплітуди напруги U (або струму І) у навантаженні антени, тобто — на вхідному опорі радіоприймача) від напряму приходу хвилі у вертикальній та горизонтальній (φ) площинах. Тому нормовану ХС або ДС приймальної антени можна подати у вигляді:

Нормована ХС (ДС) приймальної антени за потужністю визначається як залежність потужності, що виникає на активній частині вхідного опору, від напряму приходу електромагнітної хвилі.

Таблиця 1

№ з/п	Енергетичні характеристики	Просторові характеристики	Якісні характеристики
	P_A = 0,5I²_A R_A = P_Σ + P_B - потужність на вході антени, визначається діючим значенням струму в активній складовій R_A її вхідного імпендансу Ż_A .	F(,φ) = ƒ(,φ) / ƒ_max – нормована характеристика спрямованості (ХС) антени – залежність напруженості поля в рівновіддалених точках простору від кутових кординат, віднесена до максимального значення напруженості поля. Графічне зображення ХС є діаграмою спрямованості (ДС).	η = P_Σ / P_A – коефіцієнт корисної дії (ККД) – це відношення потужності випромінювання до потужності на вході антени.
	P_Σ – потужність випромінювання є частиною активної потужності P_A , що витрачається на створення поля. Характеризує енергію передавача, що перетворюється антеною в енергію електромагнітного поля.	Ψ(,φ) – фазова характеристика спрямованості (ФХС) – залежності фази поля від кутових координат. Графічне зображення ФХС є фазою ДС. Центр сферичної поверхні рівних між собою фаз (фронту хвилі) є фазовим центром антени.	G = ηD – коефіцієнт підсилення (КП) визначає міру збільшення потужності Р_А0 на вході ізотропної антени відносно потужності Р_А на вході реальної антени, при якому в точці приймання напруженості полів обох антен однакові.
	P_В – потужність втрат - це частина активної потужності, що визначає теплові втрати в антені та навколишньому середовищі.	2Δ(або 2Δφ) – ширина ДС у вертикальній (або горизонтальній площині) – це кутовий сектор, сторони якого перетинають контур ДС на рівні 0,707 від максимальної напруженості.	- діюча довжина антени – це довжина прямолінійного відрізка провідника з рівномірним розподілом струму, який створює таку саму напруженість поля в певному напрямі, що й реальна антена.
	R_A = 2P_A/I²_A – вхідний опір (активна складова) антени є навантаженням фідера і визначається як коефіцієнт пропорційності між потужністю P_A і квадратом ефективного значення сили струму в антені I_A.	D – коефіцієнт спрямованої дії (КСД), це число, що є мірою збільшення потужності випромінювання неспрямованої антени (на передачу) Р_Σо відносно Р_Σ спрямованої антени, щоб у равновіддаленій від обох антен точці нагляду напруженість ЕМП від обох антен була однаковою	S_д = P_max / П = λ² D /4π діюча площа – це площа деякого розкриву з рівноамплітудним синфазним розподілом поля, що у точці прийняття створює таку ж напруженість, що й реальна антена.
	R_Σ = 2P_Σ / I²_A - опір випромінювання є коефіцієнтом пропорційності між потужністю P_Σ і квадратом ефективного значення сили струму в антені.	- нормована поляризаційна характеристика визначає просторове положення вектора напруженості електричного поля залежно від поточного часу t.	Діапазонні властивості визначаються шириною смуги робочих частот Δƒ – це така смуга, у межах якої жодний параметр антени не виходить з допусків. Відносна смуга: =
	R_B = 2P_B / I²_A – опір втрат є коефіцієнтом пропорційності між потужністю втрат P_B і квадратом ефективного значення сили струму в антені.	- хвильовий опір є коефіцієнтом пропорційності між поперечними складовими векторів та Н у дальній зоні, що визначається відношенням між магнітної та діалектричної проникностями середовища.	P_A _max – гранична потужність - це така потужність на вході антени, при якій виникає електричний пробій її елементів або навколишнього середовища. Припустимо є таке співвідношення: P_A ≤ 0,25 P_A _max

Коефіцієнт спрямованої дії (КСД) приймальної антени є числом, що вказує, у скільки разів потрібно збільшити потужність випромінювання PΣ радіопередавача, щоб у навантаженні приймальної неспрямованої антени R_н виник струм такої самої сили, як і при прийманні на спрямовану антену.

КСД характеризує виграш від застосування спрямованих антен порівняно з неспрямованими (ізотропними) антенами.

Діюча довжина ℓ_д приймальної антени є розмірним коефіцієнтом пропорційності між електрорушійною силою J і напруженістю електричного поля Е в точці розташування антени. Тому при відомих значеннях ℓ_д та Е маємо: J = E ℓ _д

Приймальна антена є джерелом власних ненавмисних шумових коливань, які обмежують чутливість приймача.

Середньоквадратичний рівень шумів визначається формулою Найквіста

а потужність шуму

де k = 1,38*10 ^-23 Вт / (Гц*К) — стала Больцмана;

Т_ш - шумова температура;

Δf - ширина смуги робочих частот.

При безпосередньому підімкненні антени до входу радіоприймача, на його вході створюється сигнал потужністю

де γ — коефіцієнт узгодження антени з вхідним опором приймача,

Р_опт — оптимальна потужність, що виділяється приймальною антеною на вході приймача,

—поляризаційний вектор відповідно передавальної та приймальної антен.

За наявності фідера значення потужності на вході приймача

де η_ф — ККД фідерної лінії.

В основу конструкції будь-яких антен покладено елементарні випромінювальні структури — носії струмів та зарядів (що описуються правими частинами основних рівнянь Максвелла). До таких структур можна віднести короткі (порівняно з довжиною хвилі λ) відрізки лінійного провідника зі струмом, або кругового провідника із струмом, або щілину у провідниковій поверхні (наприклад, хвилеводу), на краях якої концентруються електричні заряди протилежних знаків. До елементарних структур можна віднести елемент фронту хвилі в отворі (апертурі) чи у вільному просторі.

Ефективність елементарних вібраторів незначна, оскільки амплітуда рівномірно розподіленого по довжині струму є дуже малою часткою гармонічного струму певного відрізка провідника, довжина якого сумарна з довжиною хвилі λ. Очевидно, що геометричні розміри реальних вібраторів мають бути кратними λ /4, коли реалізується принаймні один максимум і один мінімум амплітуди гармонічного струму. До таких антен належать проводові.

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
Конструктивні особливості антен залежать від конкретної тактичної задачі, що її розв'язує користувач каналу зв'язку.	\|	Характеристика становища у сфері використання дитячої праці у світі.

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.006 сек.