Мощность принимаемого сигнала в РТС ПИ
3.2.1. Идеализированный случай свободного пространства
Пусть на выходе РПДУ мощность сигнала равна 
Излучаемая мощность 
будет меньше за счёт потерь, которые хараектеризуются КПД антенно-фидерноготракта 
.
Передатчик соединён со входом антенны фидером длиной Lс коэффициентом затухания α, антенна имеет КПД 
(рис. 3.1).
Рис. 3.1 — Схема передачи энергии в антенну
В эфир будет излучена мощность 
, которая равна
,
где — КПД входа антенны, определяемый условиями согласования (matching):
,
где Г — коэффициент отражения;
К — коэффициент стоячей волны (КСВ — VSWR) или коэффициент бегущей волны (КБВ).
| Излучатель ЭМ энергии любых размеров на большом расстоянии представляет собой точечный излучатель, то есть создаёт сферическую волну. |
Рассмотрим гипотетический изотропный излучатель (изл. одинаково по всем направлениям) в свободном пространстве (рис. 3.2 а). На расст. 
окружим его сферой.
Рис. 3.2 — Сравнение изотропного (а) направленного (б) излучателей
Потоком мощности через площадку наз. та часть мощн., которая проходит через эту площадку.
Сфера радиуса 
перекрывает всё излучение, поэтому поток мощности через неё равен излученной мощности .
Плотностью потока мощности(ППМ) называется мощность, которая проходится на единицу площади.
Сфера радиуса имеет площадь поверхности, равную 
, поэтому плотность потока мощности 
будет равна
|
|
|
. (3.1)
Направленная антенна не «вырезает» часть мощности, а концентрирует её в определенном направлении. Если вся мощность проходит через часть поверхности сферы 
, на которую опирается телесный угол 
, то, по определению телесного угла(отн. площади участка сферы единичного радиуса к площади сферы)
. (3.2)
Таким образом, направленная антенна увеличивает ППМ. Отношение ППМ, создаваемой направленной антенной, к ППМ от гипотетического изотропного излучателя называюткоэффициентом направленного действия (КНД). Обычно он обозначается 
от слова Directivity.
В рассмотренном идеализированном случае (площадка 
«освещена» равномерно и запределами телесного угла излучения нет) КНД равен отношению всей площади сферы единичного радиуса к телесному углу излучения
.
Пространственная диаграмма направленности (ДН) реальной антенны имеет главный лепесток, в переделах которого уровень излучения изменяется, и боковое излучение, поэтому КНД находят путём интегрирования нормированной (на уровень излучения в направлении главного максимума) ДН 
|
|
|
. (3.3)
При оценке мощности, поступающей на вход приёмного устройства, нужно учитывать потери, оцениваемые КПД антенно-фидерного тракта 
Обычно вводят коэффициент усиления антенны (КУ) G, от слова Gain — «усиление»
. (3.4)
Подчеркнём, что КУ понимается только с позиции концентрации энергии, а усиления, аналогичного увеличению мощности сигнала, здесь нет.
Часто вводят эффективную изотропно излучаемую мощность (ЭИИМ) или EffectiveIsotropicRadiatedPower (EIRP)для КУ передающей антенны 
.
С учётом (3.4) соотношение для плотности потока мощности (3.2) от реальной передающей антенны в месте приёма, находящемся на расстоянии 
, приобретает вид
. (3.5)
|
|
|
На площадку площадью 
приходится поток мощности 
, равный
. (3.6)
Если приёмная антенна — апертурная, то 
является физической площадью её апертуры (раскрыва). Однако эффективность преобразования потока мощности, приходящегося на апертуру, в мощность на входе приёмного устройствазависит от распределения токов и потерь в антенне, поэтому для реальных антенн вводят понятие эффективной площади 
. Так как распределение токов и ДН антенны взаимосвязаны, а в силу принципа взаимности параметры антенны в режиме приёма такие же, как в режиме передачи, эффективную площадь можно определить, зная КУ:
, (3.7)
где 
— длина волны;
— КУ приёмной антенны.
Подчеркнём, что формула (3.7) справедлива для антенн любых типов. Например, проволочная антенна типа «полуволновый симметричный вибратор» имеет эффективную площадь, равную 0,13 
.
3.2.2. Подход к учёту дополнительных потерь энергии сигнала
В реальных радиолиниях возникают дополнительные потери, обусловленные многими факторами: отражениями от подстилающей поверхности, поглощением в водяных парах, несогласованностью по поляризации и т. п.
|
|
|
Используя формулы (3.6, 3.7) и введя коэффициент дополнительных потерь 
, можем записать окончательное выражение для мощности на входе приёмного устройства 
в виде
. (3.8)
Анализ дополнительных потерь в радиолинии будет выполнен отдельно.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 684; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!