і діаграми спрямованості по напруженості поля в площинах Е і Н відповідно;
- кут, відлічуваний від напрямку максимуму діаграми спрямованості;
- розмір розкриву рупора в площині Н;
- розмір розкриву рупора в площині E;
В
Шляхом розрахунку визначаються розміри розкриву рупора і, при яких на краю розкриву лінзи поле слабшає приблизно на 10 дБ у порівнянні з полем у її центрі. Іншими словами, напруженість поля на краю розкриву становить приблизно 0.316 від напруженості поля в центрі розкриву. Таким чином, для більшості опромінювачів антена виходить оптимальної, коли рівень опромінення краю лінзи на 10 дБ нижчий за рівень опромінення її центру і діаграма спрямованості опромінювача повинна задовольняти соотношеніію:
(2.2)
де - кут розкриття.
Після вибору опромінювача слід знайти співвідношення між радіусом лінзи і фокусною відстаннюВ при допомоги наступного виразу
В
Для того щоб визначити кут розкриття необхідно спочатку задатися співвідношенням у межах. Виберемо його рівним 0.7 і визначимо кут розкриття
,
Далі, користуючись наближеними співвідношеннями (2.1), знайдемо розміри і, що задовольняють співвідношенню (2.2). <В В
Таким чином, ,
Нормовані діаграми спрямованості рупорного опромінювача в площинах E і H представлені на малюнках 2.6 і 2.7, які розраховані і побудовані за допомогою наближених співвідношень 2.1.3
В
Малюнок 2.6 - Діаграми спрямованості опромінювача в площинах E і H
В
Малюнок 2.7 - Діаграми спрямованості опромінювача в полярній
системі координат
2.5 Розрахунок діаграми спрямованості і коефіцієнта посилення
2.5.1 Діаграма спрямованості в горизонтальній площині
Діаграма спрямованості антени - це залежність інтенсивності електромагнітного поля, випромінюваного антеною, або його окремих компонент від кутових координат в просторі. p> Розподіл амплітуд поля для циліндричної лінзи Люнеберга в площині пластин можна знайти за такою формулою:
, (2.3)
де - ДН опромінювача;
Знаючи амплітудне розподіл поля для лінзи, можна знайти вираз діаграми спрямованості
В
На малюнках 2.8 і 2.9 представлена ​​нормована діаграма спрямованості антени в горизонтальній площині в декартовій і полярній системах координат
В
Малюнок 2.8 - Нормована діаграма спрямованості антени в горизонтальній площині в декартовій системі координат
В
Малюнок 2.9 - Нормована діаграма спрямованості антени в горизонтальній площині в полярній системі координат
В
2.5.2 Діаграма спрямованості у вертикальній площині
Для розрахунку ДН в площині, перпендикулярній пластин, можна скористатися формулою:
,
де - амплітудне розподіл вздовж осі z від центру лінзи () до центру розкриву (,В ). Воно виявляється таким же, як і на половині розкриву вздовж осі x, і визначається виразом (2.3), де слід покласти. Розподіл фази описується виразом:
В
На малюнках 2.10 і 2.11 представлена ​​нормована діаграма спрямованості антени в вертикальній площині в декартовій і полярній системах координат
В
Малюнок 2.10 - Нормована діаграма спрямованості антени у вертикальній площині в декартовій системі координат
В
Малюнок 2.11 - Нормована діаграма спрямованості антени у вертикальній площині в полярній системі координат
В
Малюнок 2.12 - Нормовані діаграми спрямованості антени в горизонтальній і вертикальній площині в декартовій системі координат
В
Малюнок 2.13 - Нормовані діаграми спрямованості антени в горизонтальній і вертикальній площині в полярній системі координат
2.5.3 Коефіцієнт спрямованої дії (КНД)
КНД характеризує здатність антени концентрувати випромінювання електромагнітних поле в якомусь певному напрямку. Це поняття було введено в 1929 році А.А.Пістолькорсом. КНД - це число, що показує, у скільки разів довелося б збільшити потужність випромінювання антени при переході від спрямованої до НЕ спрямованої за умови збереження однакової напруженості поля в місці прийому (за інших рівних умов):
,
де - Потужність випромінювання ненаправленої антени;
- потужність випромінювання спрямованої антени;
За ненаправлену антену приймають антену, що випромінює рівномірно в усі сторони (так званий ізотропний випромінювач).
Оточимо антену сферою досить великого радіуса так, щоб напруженість поля на поверхні цієї сфери можна було розраховувати як для далекої зони. Потік потужності через елемент поверхні сфери:
,
де - модуль значення напруженості поляна елементі;
- щільність потоку потужності у вільному просторі.
Потужність випромінювання для будь антени може бути визначена як потік потужності через всю поверхню S сфери, навколишнього ант...
