Определения по предмету "Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства"
advertisement
Определения для экзамена Диаграмма направленности (ДН) (для передающих антенн) 1) ДН по полю 𝑓(𝜃, 𝜙) называется зависимость амплитуды поля, излучаемого антенной, от пространственных углов 𝜃 и 𝜙 при постоянном расстоянии до точек наблюдения и неизменных условиях возбуждения антенны. 2) Фазовая ДН – Фазовой диаграммой направленности (фазовой характеристикой) антенны Ф(𝜃, 𝜙) называется зависимость начальной фазы поля от пространственных углов θ и φ при фиксированном, расстоянии от начала координат и. неизменных условиях возбуждения антенны. 3) ДН по мощности – Диаграммой направленности по мощности называется зависимость плотности потока излучаемой мощности S от пространственных углов θ и φ при постоянном расстоянии до точек наблюдения и неизменных условиях возбуждения антенны. Основные параметры ДН: 1) Ширина ДН (главного лепестка) 2) Уровень боковых лепестков Действующая длина антенны (𝑳д ) Под действующей длиной понимают длину такой прямолинейной антенны, имеющей равномерное распределение тока с амплитудой равной амплитуде тока в отсчетном сечении реальной антенны и обеспечивающей такую же напряженность поля в точке наблюдения, как и реальной антенны. Дальняя зона Область, в которой лучи, идущие от антенны в точку наблюдения, можно считать параллельными, называется дальней (фраунгоферовой) зоной антенны. Поляризационная ДН Зависимость коэффициента равномерности поляризационного эллипса от пространственных углов 𝜃 и 𝜙, называется поляризационной диаграммой направленности. Коэффициент направленного действия (КНД) 1) КНД показывает, во сколько раз мощность 𝑃∑0 излучаемая изотропной антенной, должна быть больше мощности 𝑃∑ излучаемой рассматриваемой антенной, при условии равенства возбуждаемых ими в направлении θ, φ полей. 𝑃∑ 𝐷(𝜃, 𝜙) = 0 , при 𝐸(𝜃, 𝜙) = 𝐸0 𝑃∑ 2) КНД показывает, во сколько раз плотность потока мощности, излучаемой антенной в направлении θ, φ, больше плотности потока мощности, излучаемой изотропной антенной, при условии, равенства мощностей, излучаемых обеими антеннами в окружающее пространство. 𝐸 2 (𝜃, 𝜙) 𝐷(𝜃, 𝜙) = , при 𝑃∑0 = 𝑃∑ 𝐸02 4𝜋 𝐷𝑚𝑎𝑥 = 𝜋 2𝜋 ∫0 ∫0 𝐹 2 (𝜃, 𝜙) ∗ 𝑠𝑖𝑛𝜃 ∗ 𝑑𝜙𝑑𝜃 Для игольчатых и веерных ДН: 𝐷𝑚𝑎𝑥 = Перевод в дБ: 𝐷𝑚𝑎𝑥 дБ = 10𝑙𝑔𝐷𝑚𝑎𝑥 25000….30000 2𝜃0.5𝑃 ∗2𝜙0.5𝑃 Коэффициент усиления (КУ) Коэффициент усиления показывает, во сколько раз мощность, подводимая к изотропной антенне, не имеющей потерь, должна быть больше мощности, подводимой к рассматриваемой антенне, при условии равенства полей, возбуждаемых этими антеннами в направлении пространственных углов θ, φ. 𝐺(𝜃, 𝜙) = 𝑃0подв 𝑃∑0 𝑃∑ = ∗ = 𝐷(𝜃, 𝜙) ∗ 𝜂; 𝜂 ≈ 1 → 𝐷 ≈ 𝐺 𝑃подв 𝑃∑ 𝑃подв Коэффициент полезного действия (КПД) (Стандартное определение из физики) Коэффициент полезного действия показывает на сколько эффективна работа данной системы и определяется формулой: 𝑃∑ 𝑃∑ 𝑅∑ 𝐼2 𝑅 𝜂= = = |𝑃 = |= 𝑃под 𝑃∑ + 𝑃пот 2 𝑅∑ + 𝑅пот Полоса пропускания Интервал частот, в котором заданные параметры антенны не выходят из заданных границ, называется рыбачим диапазоном частот антенны (полосой пропускания) [Отсюда вывод: антенны представляют собой фильтры] Принцип взаимности Принцип взаимности позволяет определить свойства и параметры приемной антенны, если известны свойства и параметры этой же антенны при работе её в режиме передачи. Амплитудная ДН (для приемных антенн) Зависимость амплитуды ЭДС (пли тока) в приемной антенне от углов θ и φ, характеризующих направление прихода плоской электромагнитной волны, при постоянной величине напряженности поля в месте приема называется амплитудной диаграммой направленности приемной антенны. Эффективная площадь антенны Эффективная площадь (поверхность) представляет собой такую площадь, которая, будучи умноженной на плотность потока мощности приходящей волны, дает мощность, отдаваемую антенной согласованной нагрузке при условии, что поляризации антенны и падающей волны совпадают. Коэффициент использования поверхности (КИП) КИП (ν) показывает долю мощности, которую антенна извлекает из мощности падающей волны и передает в нагрузку. КНД приемной антенны называется отношение мощности, поступающей на вход приемника при приеме на данной антенне, к мощности, поступающей на вход приемника при приеме на ненаправленной антенне. При этом предполагается, что данная антенна и ненаправленная антенна согласованы с приемником и что обе антенны имеют равный КПД. Коэффициентом усиления приемной антенны называется отношение мощности, поступающей на вход приемника при приеме ни данной антенне, к мощности, поступающей на вход приемника при приеме на ненаправленной антенне. При этом предполагается, что данная антенна и ненаправленная антенна согласованы с приемником и что направленная антенна имеет КПД, равный единице. КПД приемной антенны показывает, во сколько раз мощность, передаваемая антенной в согласованную нагрузку, меньше мощности, которую антенна могла бы передать, если бы она не имела потерь. Правило перемножения ДН Физический смысл множителя системы состоит в том, что он описывает пространственную интерференционную картинку излучателя (комплексную ДН) системы изотропных излучателей с тем же самым АФР и расположением их, что и в антенне. ̇ 𝑓с (𝜃, 𝜙) = ∑ 𝐴𝑖 𝑒 𝑗[Ф𝑖 +𝑘𝜌̇ 𝑖 ∗𝑖̇𝜌 ] 𝑖 Результирующая векторная ДН системы идентичных, одинаково ориентированных излучателей равна произведению векторной ДН излучателя на множитель системы. ̇ ̇ ̇ (𝜃, 𝜙) 𝑓⃗(𝜃, 𝜙) = 𝑓⃗0 (𝜃, 𝜙) ∗ 𝑓сист Данное выражение и представляет собой правило перемножения ДН. Поскольку множитель системы имеет вил:
