Классификация радиоволн и параметры антенных устройств

Построение диаграммы направленности возможно в полярной или прямоугольной системах координат. В общем случае может быть построена пространственная диаграмма направленности, но так как данная процедура весьма затруднительна, то на практике ограничиваются изображением ее наиболее характерных сечений, например сечений двумя ортогональными плоскостями, проходящими через максимум излучения. На рисун

ке 12.а показана пространственная диаграмма направленности антенны, обладающей остронаправленным излучением, а также изображение этой диаграммы для одной плоскости в полярной (рисунок 12б) и прямоугольной (рисунок 12в) системах координат.

Степень концентрации электромагнитной энергии в главном направлении характеризуется шириной главного лепестка (шириной диаграммы направленности). Шириной диаграммы направленности называют угол между двумя направлениями, в пределах которого напряженность поля уменьшается в раз, а мощность - в два раза по сравнению с ее максимальным значением. На рисунке 13 показан пример определения ширины главного лепестка диаграммы направленности по полю.

Для количественной оценки свойства антенны концентрировать излучение энергии ЭМВ в определенном направлении вводят понятие коэффициент направленного действия (КНД), который определяется отношением мощности излучения некоторой воображаемой ненаправленной антенны к мощности излучения данной антенны , создающих в направлении максимума излучения на одинаковом расстоянии равные напряженности поля:

, (6)

Рис12.

Рис.13

Для произвольного направления КНД определяется соотношением:

(7)

КНД показывает выигрыш по мощности, который получается в направлении главного максимума излучения за счет концентрации излучения в этом направлении и ослабления в других, но при этом не учитывает возможных потерь в направленной антенне.

Для суждения о выигрыше, даваемом антенной, при учете как ее направленного действия, так и потерь в ней, служит параметр, называемый коэффициентом усиления антенны (КУ).

КУ принято обозначать через и количественно определять соотношением:

(8)

Таким образом, коэффициент усиления показывает, во сколько раз нужно уменьшить (или увеличить) мощность, подводимую к направленной антенне, по сравнению с мощностью, подводимой к идеальной ненаправленной антенне без потерь, для того чтобы получить одинаковую напряженность поля в рассматриваемом направлении.

Коэффициент, связывающий напряженность электрического поля, создаваемого антенной в направлении главного излучения, с током в передающей антенне, имеет размерность длины и называется действующей длиной антенны. С физической точки зрения действующую длину антенны можно представить как длину некоторой воображаемой антенны с равномерным распределением тока, равным току на ее зажимах, создающей в направлении максимума излучения ту же напряженность поля, что и рассматриваемая антенна. Геометрическая интерпретация данного определения показана на рисунке 14.

Рис. 14

Параметры и характеристики приемных антенн.

Большинство рассмотренных выше параметров передающих антенн можно использовать и для характеристики антенн, используемых в качестве приемных, но при этом некоторые параметры несколько изменят свой физический смысл.

Среди параметров, характеризующих приемные антенны, важнейшим является эффективная площадь антенны "А", позволяющая оценивать способность приемной антенны извлекать энергию из поля электромагнитной волны.

Эффективной площадью антенны "А" называют отношение максимальной мощности, отдаваемой приемной антенной (без потерь) в согласованную нагрузку к величине вектора Пойнтинга "П" приходящей плоской волны:

(9)

С физической точки зрения эффективная площадь антенны представляет собой некоторую, соответствующую данной антенне, площадку (перпендикулярную направлению прихода ЭМВ) поглощающую всю энергию падающей на нее волны.

Между эффективной площадью "А" и коэффициентом усиления антенны существует простая связь:

.

Заключение.

Итак, в этой работе мы постарались рассмотреть наиболее широко распространенную классификацию радиоволн. И видим, что она достаточно широка, а современная наука и техника не стоит на месте, а стремительно движется вперед. Возможности радиодиапазона далеко не исчерпаны и таят в себе огромный потенциал для дальнейших исследований, дальнейшего расширения диапазона. Для этого необходимы новые конструкторские решения, которые в частности касаются и антенно-фидерных устройств, составную часть которых, а именно антенное устройство, мы рассмотрели в данном реферате; ознакомились с его основными параметрами. Поэтому считаю, что радиоэлектронику ждет великое будущее, и она сыграет значимую роль в развитии цивилизации.

Список литературы.

· "Электродинамика и распространение радиоволн" С.Сергеев, Орел, ВИПС

· «Основные закономерности распространения прямых радиоволн и работы радиолиний». Лазоренко, Орел, ВИПС

 Скачать реферат