ові;
? навігаційні;
? радіолокаційні і т.д.
1.2 Передавальна антена, як навантаження для генератора, її енергетичні параметри
Так як антени мають здатність перетворювати енергію направляються електромагнітних хвиль (ЕМХ) в енергію радіохвиль (або навпаки), то існує ряд показників, які за своєю суттю для них є енергетичними параметрами. До них належать такі:
? потужність випромінювання;
? опір випромінювання R S ;
? коефіцієнт корисної дії (ККД) з;
? вхідний опір антени Z;
? діюча довжина l;
? ефективна площа розкриву (ЕПР) А;
? коефіцієнт використання площі (КВП) q .
У режимі передачі (випромінювання) антена є навантаженням генератора струмів високої частоти. Як навантаження, вона характеризується активної, реактивної та граничної потужністю, а також вхідним опором. Для отримання найбільшої потужності випромінювання антена повинна бути узгоджена з лінією передачі і з внутрішнім опором генератора. Еквівалентна схема передавальної антени представлена ??на малюнку 1.
Малюнок 1 - Схема передавальної антени, де Rи Хактівная і реактивна складові вхідного опору, відповідно
Вхідний опір антени - це комплексна величина, рівна відношенню комплексних амплітуд (або діючих значень) напруги і струму на вході антени:
, (1)
де R А - активний опір;
Х А - реактивний опір.
Вхідний опір антени, як параметр, відноситься до антен тільки лінійного типу, у яких комплексний напруга і струм на вході антени фізично визначені і можуть бути безпосередньо виміряні. Для антен апертурного типу поняття вхідного опору неприйнятно, тому що у них не існують вхідні затиски.
У загальному випадку на вхідний опір антени впливають: частота генератора, сторонні провідники та інші тіла, розташовані поблизу антени. Тому на практиці вхідний опір антени визначають на заданих частотах за допомогою вимірювальних приладів в спеціальних лабораторіях, званих безлунна камерами.
Подводимая до антени потужність генератора витрачається на випромінювання, втрати в антені і оточуючих її тілах і середовищі, а також на створення реактивних полів у ближній зоні, тому R характеризує потужність випромінювання антени і потужність теплових втрат в антені і в оточуючих її тілах і середовищі:
, (2)
де R S - опір випромінювання;
R n - опір втрат.
Опір випромінювання - це деяке уявне активний опір, на якому виділяється потужність, що дорівнює потужності випромінювання антени
, (3)
де I A - амплітуда струму на вхідних затисках антени.
Опір випромінювання характеризує випромінюючі властивості передавальної антени.
Величина характеризує собою реактивну потужність в ближній зоні, що не випромінюється.
Як опір випромінювання, так і реактивний опір антени залежать від типу антени, її конструктивного виконання, а також від довжини хвилі. Опір втрат залежить від провідних властивостей металу, з якого виготовлена ??антена, якості ізоляторів, а також від оточуючих антену тіл і середовища.
Потужність випромінювання антени - це та частина потужності, що підводиться до антени від генератора, яка перетвориться антеною в радіохвилі і досягає далекої зони.
Її можна визначити шляхом інтегрування щільності потоку потужності цієї антени по замкнутій поверхні S, що охоплює деякий обсяг простору, що оточує антену:
, (4)
де П=П (і, ц) - щільність потоку потужності (або модуль середнього значення вектора Умова-Пойнтінга).
Так як П (і, ц) =, а =, то
. (5)
У цих виразах (і, ц) - діаграма спрямованості (ДН) антени по потужності.
У якості найпростішої поверхні інтегрування зручно вибрати сферу з радіусом r (малюнок 2). Елемент площі на сферичної поверхні (результат перетину поверхні сфери двома меридіональними і двома азимутними площинами), як це видно з малюнка, дорівнює
. (6)
Підставляючи в (4) вирази (5) і (6), можна отримати:
. (7)
Малюнок 2 - Елемент поверхні інтегрування
Таким чином, для визначення потужності випромінювання необхідно знати нормовану ДН за потужністю і напруженість поля в напрямку максимального випромінювання при заданій відстані r. Потужність випромінювання антени залежить від потужності генератора, умов погодження, а також від випромінюючої здатності антени. Ця здатність залежить від типу антени, особливостей конструктивного виконання, розмірів антени по відношенню до довжини хвилі.
...
