ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ИЗЛУЧАТЕЛЬ
В этом вопросе вводятся понятия диаграмма направленности, мощность и сопротивление излучения, рассматривается физический смысл этих параметров применительно к теории антенн.
К основным параметрам элементарного электрического излучателя обычно относят:
- диаграмму направленности излучения;
- мощность и сопротивление излучения.
На практике, как правило, основной интерес представляет дальняя зона излучения, поэтому данные параметры будут рассматриваются лишь применительно к дальней зоне.
Диаграммой направленности называют зависимость нормированной амплитуды напряженности поля излучателя в дальней зоне от направления (т.е. от угловых сферических координат q и j) при постоянном расстоянии от излучателя (т.е. при r = const):
,
где: Еmmax, Нmmax – максимальное амплитудное значение Еm(q,j) и Нm(q,j), соответственно.
Из уравнения (19) имеем, что максимальное значение, например Еm(q,j), при изменении q и j соответствует:
.
Следовательно, диаграмма направленности элементарного электрического излучателя будет:
, (21)
и не зависит от угла места j. Максимум излучения лежит в экваториальной плоскости вибратора (q=900); вдоль его оси излучения нет.
В сферической системе координат диаграмма направленности представляет собой пространственную фигуру в виде тора (см. рис. 7).
Рис. 7 – Диаграмма направленности элементарного электрического излучателя
|
|
|
Определим теперь среднее значение вектора Умова-Пойнтинга элементарного электрического вибратора в предположении, что по излучателю длиной l протекает переменный ток I с частотой w. Для переменных (т.е. гармонических) полей Пср определяется выражением:
.
Для дальней зоны из (18) получаем:
. (22)
Для того чтобы определить мощность, излучаемую вибратором, мысленно окружим излучатель поверхностью S. Напомним, что вектор Умова-Пойнтинга характеризует плотность потока мощности через единичную поверхность. Следовательно, проинтегрировав 
по всей поверхности S, мы определим мощность излучения излучателя:
.
Поверхность S удобно взять в виде сферы, тогда, учтя, что элементарная площадка dS выражается через угловые сферические координаты dq и dj как dS = r2sinq dq dj (см. рис. 8) и расположена по нормали к вектору 
, получим:
(23)
Рис. 8 – К определению элементарной площадки
Согласно полученному выражению мощность излучения пропорциональна квадрату амплитуды переменного тока, протекающего по излучателю. В этом смысле имеется прямая аналогия между выражением (23) и обычным выражением для мощности переменного тока, выделяемой на некотором активном сопротивлении: 
. Поэтому (23) можно представить в следующем виде:
|
|
|
, (24)
где: 
- называют сопротивлением излучения.
Сопротивление излучения имеет очень важное значение в теории антенн, поскольку, как несложно заметить из (24), оно характеризует излучательную способность антенной системы.
Преобразуем выражение для Rизл учитывая, что 
:
(25)
где: 
- имеет размерность [Ом] и называется характеристическим (волновым) сопротивлением среды. Подробнее об этом параметре мы будем говорить в последующих лекциях. Здесь отметим лишь, что Zс определяется только параметрами eа, mа среды, окружающей элементарный излучатель.
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 701; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!