Диаграмма направленности антенны.

Диаграмма направленности антенны по полю — зависимость модуля комплексной амплитуды вектора напряженности  электрической компоненты электромагнитного поля, создаваемого антенной в дальней зоне, от угловых координат θ и φ точки наблюдения в горизонтальной и вертикальной плоскости, то есть зависимость E(θ,φ).

ДН обозначается символом f(θ,φ). ДН нормируют — все значения E(θ,φ) делят на максимальное значение Em и обозначают нормированную ДН символом F(θ,φ). Очевидно, .

ДН характеризуется шириной ΘA её главного луча на уровне 0,5 от её максимального значения по мощности и коэффициентом направленного действия G, которые связаны соотношениями:

 

где SA, dA — эффективная площадь и протяженность апертуры антенны.

ДН описываются не только в плоскости, но и в трехмерном отображении. Для упрощения их рассмотрения, принимают две проекции ДН:

— горизонтальную (азимутальная);

— вертикальную (по углу места).

При совместном рассмотрении проекций проясняется более полная картина самой ДН и, по этим данным можно судить об эффективности антенны применительно к решению конкретной задачи.

ДН бывают:

— амплитудные A(θ,φ),

—  фазовые Δω(θ, φ),

— поляризационные ↑↓(θ, φ).

По форме диаграммы направленности антенны обычно подразделяются на 1) узконаправленные и 2) широконаправленные.

Узконаправленные антенны имеют один ярко выраженный максимум («основной лепесток») и побочные максимумы, обычно имеющие отрицательное влияние, высоту которых стремятся уменьшить. Узконаправленные антенны применяют для концентрации мощности радиоизлучения в одном направлении, для увеличения дальности действия радиоаппаратуры, а также для повышения точности угловых измерений в радиолокации.

Широконаправленные антенны имеют хотя бы в одной плоскости диаграмму направленности, которую стремятся приблизить к кругу. Они находят применение например в радиовещании. Часто лепестки диаграммы направленности называют лучами антенны.

Диаграмма направленности антенны определяется амплитудно-фазовым распределением компонент электромагнитного поля в апертуре антенны, некоторой условной расчетной плоскости, связанной с ее конструкцией. Разработка антенны с требуемой диаграммы направленности сводится, таким образом, к задаче обеспечения нужной картины электромагнитного поля в плоскости апертуры. Существуют фундаментальные ограничения, связывающие обратной зависимостью ширину луча и относительный размер антенны, то есть размер, деленный на длину волны. Поэтому узкие лучи требуют антенн больших размеров или коротких волн. С другой стороны, максимальное сужение луча при данном размере антенны ведет к возрастанию уровня боковых лепестков.

Диаграмма направленности антенн обычно обладает свойством взаимности, то есть аналогично работает на передачу и прием.

На рисунках 1 и 2 приведены примеры диаграмм направленности антенны.

Рис. 1 Диаграмма направленности антенны в прямоугольных координатах.

1-      главный лепесток;  2 – первый боковой лепесток; 3 – второй боковой лепесток.

Рис.2. Диаграмма направленности антенны в полярных координатах.

Добавить комментарий

Реклама

Помощь студентам