Радиотехнические характеристики и параметры передающих антенн, определяющие преобразовательные свойства. Их влияние на возможности радиотехнических систем (РТС).
Радиотехнические характеристики и параметры передающих антенн,
Определяющие преобразовательные свойства.
Любую антенну можно представить в виде элементарной модели в которой есть сопротивление излучения, потерь, активное и реактивное сопротивление X. Если мы подключим к антенне передатчик.
На мощность излучения влияют 
и сопротивление потерь .Следовательно подводимая мощность. 
С другой стороны сопротивнение излучения:
Аналогично рассчитаем сопротивление потерь и введем КПД антенны:
(на расчет этих параметром влияет поле в ближней зоне) КПД-отношение мощности излученной в заданных границах пространства ко всей мощности, подводимой к антенне. Мощность потерь это часть подводимой мощности, тратящаяся в основном на тепло.
Действующая длина антенны. Рассмотрим, вся ли часть антенны, излучает эффективно в пространство.
Рассмотрим линейные антенны. Где амплитуда поля в точке наблюдения будет больше?! Данный параметр зависит от амплитудного распределения тока. 1 распределение А равномерное, следовательно эффективно излучает каждый излучатель.2 неравномерное А распределение, крайние участки мало участвуют в излучении, в середине больше. 
Потому что не вся антенна эффективно излучает в заданных границах пространства. Действующая длина антенны(действующая площадь) это длина антенны с равномерным А распределением тока которая создает в свободном пространстве туже напряженность поля в направлении максимального излучения, что и антенна с неравномерным распределением тока. Т.е. ДДА меньше чем геометрическая длина(площадь) антенны. Введем коэффициент использования поверхности антенны.
|
|
|
Из прошлого семестра:
Если ток зависит от длины Z:
Полагая (s1(вся площадь) s2(излучающая площадь)):
Где q коэффициент использования антенны. Также нельзя превышать 30кВ/см.(диэлектрический пробой).
Характеристики и параметры направленности передающих антенн Диаграмма направленности. Вида и параметры ДН. Коэффициент направленного действия, коэффициент усиления, коэффициент рассеяния.
Характеристики и параметры направленности передающих антенн.
Особенности поля в дальней зоне.
Пусть имеется ряд излучателей. 0 совместим с началом координат. Определить поле в точке наблюдения.
Из-за того что расстояния от разных излучателей до точки наблюдения различны, будет разность хода волн. Т.к мы рассматриваем дальнюю хону(Фраунгоферову) то лучи идущие от излучателя можно считать параллельными.
ДН элементарного излучателя.
Поскольку законы электродинамики линейны(все члены в 1степени), то принцип суперпозиции применим, то любую антенну можно разбить на элементарные излучатели. Следвательно напряженность поля в точке (p) будет определятся:
|
|
|
Рассмотрим элементарный вибратор. (i орт системы координат).Из под знака сумму вынесем все кроме направления. 
Поясним рисунком 4.
Критерий дальней зоны. 
Возникает вопрос 
Из тригонометрии. 
комплексная векторная ДН.(7) Обобщенная запись напряженности электрического поля в точке наблюдения для произвольной антенны.(6) Векторная комплексная ДНА.
Разделяющимися???
Характеристики.
1)Для различных фиксированных расстояний угловое распределения поля одинаковое, с уменьшается только амплитуда.
2)Все орты 
расположены в плоскости перпендикулярной распространению ЭМВ. Т.Е. вектора E и H расположены аналогично ортам в плоскости перпендикулярной направлению распространения. Т.Е. поле в дальней зоне является поперечным, волна типа Т.
3) Из 
видно, что зависимость поля от расстояния есть зависимость сферической волны, а сферическую волну создает точечный источник, следовательно антенне можно представит в виде точечного источника помещенного в начало координат. На основании свойства 2, достаточно, для описания векторной природы поля в картинной плоскости ввести пару ортогональных ортов по которым можно разложить вектор Е. Эти орты, базисные, выбираются из практики. Введем орты сферической системы координат.
|
|
|
Функцию мы можем разложить по ортам.
делая математически преобразования и вводя обозначения получим 
-Амплитудная ДН. 
-фазовая ДН. 
- вектор поляризации излучения.
(9) Мгновенное значение поля в дальней зоне.
Комплексное значение.
Формула для амплитуды.
ДНА. Виды и параметры ДН.
ДН по полю называют зависимость амплитуды поля от пространственных углов 
при неизменных условиях наблюдения и возбуждения. Нормированная ДН.
ДН по мощности называется зависимость плотности потока излучаемой мощности от пространственных углов при неизменных условиях наблюдения и возбуждения. Нормированная ДН.
Нормированная ДН обеспечивает облегчение сравнения направленных свойств различных антенн.
ДН имеет сложную многолепестковую структуру.
ДН характеризуют формой главного лепестка и шириной ДН в двух взаимно перпендикулярных плоскостях.
К параметрам ДН любой антенны мы можем отнести:
1) Вид ДН
2) Ширину ДН в двух ортогональных плоскостях
|
|
|
3) Уровень боковых лепестков.
Ширину ДН могут измерять по уровню половинной мощности 
(0,707 по Амплитуде) или по нулевому уровню 
. Как правило ширину ДН измеряют по 
.
Тороидальная(если вращать элементарный электрический или симметричный вибратор)
Игольчатая – как ручка(ширина в обеих плоскостях одинаковая).
Веерная - в одной плоскости широкая в другой узкая. Используется в дальномерах.
Косекансная(спец вида) используется в радиолокации.
От выбора ДН зависит выбор способа обзора пространства
Уровень боковых лепестков снижает мощность, скрытность, электромагнитную совместимость, помехозащищенность. Ширина ДН влияет на точность измерения координат и на разрешающую способность.
Ниже изображены ДН в прямоугольной системе координат, в полярной системе координат и реже отображают ДН картографическим способом.
Фазовая ДН- называют зависимость начальной фазы поля от пространственных углов при неизменных условиях наблюдения(фиксированного расстояния от начала координат) и возбуждения. Для характеристики фазы удобно рассматривать эквифазные поверхности которые тесно связаны с фазовой ДН. Эквифазная поверхность(фронт волны) представляет собой поверхность в пространстве во всех точках которой в данный момент времени фаза одинакова.(16) уравнение эквифазной поверхности, 
начальная фаза тока, 
фазовая ДН.
Решаем относительно 
получаем уравнение сферы.
В отличии от амплитудной ДН, фазовая ДН зависит от положения начала координат на антенне. Если сместить начало координат на 
,то в новой фазовая ДН будет определяться:
Если можно найти такое положение начала координат в антенне, где фазовая ДН=const или меняется скачком от одного лепестка к другому, то говорят что начало координат совпадает НК совпадает с фазовым центром антенны. В этом случае фронт волны представляет собой часть сферы хотя бы в пределах ДН, следовательно, антенна имеет фазовый центр. Также, Если в пределах ДН получаем сферическую волну и фаза там либо постоянна либо меняется скачком на п при переходе от одного главного луча на другой, то имеется фиктивный фазовый центр.
Облучатель помещаем в фазовый центр, если фазового центра нет то можно совместить облучатель с фокусом параболоида, тем самым обеспечить в пределах ДН сферическую волну, эту точку принимаю за фиктивный(условный) фазовый цент антенны.
Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 490; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!