Антенно-фидерные устройства и распространение радиоволн ЛЕКЦИЯ № 2 Основы

комплексную диаграмму направленности (ДН);

2) входное сопротивление;

3) КПД.

через первичные:
1) коэффициент направленного действия, КНД;
2) коэффициент усиления;
3) ширина луча амплитудной ДН;
4) уровень боковых лепестков;
5) поляризационные параметры антенны.

ДН по полю

y(Q,f)- фазовая ДН по полю
Диаграмма направленности

- характеризует направленные свойства антенны т.е. её способность концентрировать электро-магнитную энергию в заранее выбранном секторе пространства.

антенной в данном направлении к максимальному значению напряженности поля. Максимальная

величина ДН всегда равна единице.

(2.2)

зоне от угловых координат называют ДН по мощности.
FM(Q,f)=П(Q,f)/ПMAX(Q,f) (2.4)

ширина ДН по половинной мощности.
2Q0 - ширина ДН на

уровне нулевого излучения .

2Q0.1- ширина ДН на уровне 0,1 или 10 дБ.

данного лепестка к величине в направлении главного максимума.
(2.5)

данном направлении к усредненному по всем направлениям плотности потока мощности

(Пн=Пср).

D=П(Q,f)/Пср

(2.6)

мощность излучения эталонной антенны по сравнению с мощностью излучения данной

антенны для того, чтобы в заданном направлении при одинаковых расстояниях получить одинаковые напряжённости поля.

D(Q,f)=PSЭ/РS (2.7)

котором при токе равным току на входе антенны выделяется мощность,

равная мощности излучения антенны. RΣ=2PΣ/I2

Сопротивление потерь в антенне обусловлено конечной проводимостью проводников в Антенне, и несовершенством диэлектрических материалов

Rпот=2Pпот/I2

η=PΣ/ Pвх

η = PΣ/(PΣ + Pпот)

не мощности излучения, а подводимые к антеннам мощности.
PO=PS+Pпот
G=hD

h=PS/PO

(2.13)

(зажимы антенны) и току в этих точках. Входное сопротивление антенны

характеризует ее как нагрузку для генератора или фидера. В общем случае входное сопротивление величина комплексная:
Zвх=Rвх+Xвх

без опасности ее разрушения и не вызывая пробоя окружающей среды.

пределах которого другие параметры антенны не выходят за пределы допустимых

значений

если Δf/fср 0,1 - узкополосные антенны

если Δf/fср=10% 50% - широкополосные антенны

если Δf/fср 1 5 - диапазонные антенны

если Δf/fср > 5 - частотно-независимые антенны

диполь (д. Герца);
- элементарная электрическая рамка (магнитный диполь);
- элементарная щель;
-

излучатель Гюйгенса.

как невозможно получить равномерного распределения амплитуда токов, ток на конце

проводников должен равняется нулю.
Распределение близкое к равномерному можно реализовать на системе, в которой металлические шары (диски) на концах провода создают емкость, помогающую выровнять распределение токов вдоль э/м поля диполя Герца, возбужденной током с частотой ω, определяется в сферической системе координат, все компоненты поля не зависят от координаты f, в виду симметрии относительно оси OZ.

Er, Hf. В дальней зоне r>>l, радиальная составляющая поля пренебрежительно

мало.

1.2

1.3

где Io- амплитуда возбуждающего тока, фаза которого равна нулю;
k=2p/l- волновое число;
e- диэлектрическая проницаемость.

убывает обратно пропорционально расстоянию. EQ и Hf взаимно перпендикулярны ,

эти векторы синфазны и связаны соотношением

Рис.1.2

WIC- волновое сопротивление среды, отношение модулей электрического и магнитных векторов в свободном пространстве.

(1.3)

(1.4)

(1.5)

убывает обратно пропорционально расстоянию. EQ и Hf взаимно перпендикулярны ,

эти векторы синфазны и связаны соотношением

(1.3)

Рис.1.2

тороид. Xoy-экваториальная плоскость, zoy-меридиональная плоскости в полярной системе координат.

среде без потерь, ее размеры много меньше длины волны. Площадка

- прямоугольник с размерами dx, dy.На этой площадке действуют равномерно распределенные электрическое и магнитное поля, взаимно перпендикулярные. Т.о. излучатель Гюйгенса является небольшим участком фронта плоской волны. Если плоская волна однородна, то En/Hf=W.

площадке, и выбрать направление En½½ox, Hf½½oy
ДН представляет собой кардиоиду.

Т.к.

источник Гюйгенса обладает однонаправленными свойствами: поток излучения перпендикулярен поверхностити элемента и направлен в сторону движения волны, в обратном направлении излучение отсутствует.

тока называется элементарным магнитным вибратором, если ток в любой точке

элемента одинаков по амплитуде и фазе. На основе перестановочной инвариантности уравнений Максвелла выражение для составляющих поле элементарного магнитного вибратора в дальней зоне имеют вид:

(1.4)

(1.5)

электрического вибратора в плоскости Е.
ДН магнитного вибратора в плоскости

Е соответствует ДН элементарного электрического вибратора в плоскости H.
Элементарный магнитный вибратор как элемент магнитного тока не может быть осуществлен , поскольку в природе нет такого тока.
Введение этого необходимо, так как ряд реальных излучателей создают поля, аналогичные по структуре полю магнитного вибратора.
Примерами излучателей, реализующих свойства магнитного вибратора, являются элементарная электрическая рамка и элементарная излучающая щель.

, выполненную из идеального магнитного проводника, на поверхности которого выполняются

граничные условия
En=0, Ht=0, Jm=-[n,E].
En- нормальная к поверхности вибратора составляющая поля; Ht-тангенциальная составляющая напряженности магнитного полю;
Jm- вектор плотности поверхностного магнитного тока;
n- единичная нормаль к поверхности вибратора.

Структура поля в вибраторе не изменяется, т.к. на металлической поверхности

автоматически выполняются граничные условия .