|
| |
|
Слаботочка Книги = 1207г Ом); Fx = Fgie + Fi - поперечная к направлению излучения ir часть вектора излучения F (см. гл. 1); dQ = sin 9 d9d<p - элемент телесного угла. Вводя сопротивление излучения Я, можно записать р 0,5/о - 1 0,5 Uo где lo, Uo - произвольно выбираемые амплитуды тока и напряжения. Так, для линейных вибраторов было принято выбирать /о в пучности распределения тока. Если же выбрать fo на входах антенны, то R = Рвх, т.е. совпадает с активной частью входного сопротивления (мнимую часть входного сопротивления Жвх находим из комплексной теоремы Пойнтинга [7.15]). 7.1.2. Коэффициенты направленного действия и усиления В качестве энергетической характеристики антенны вместо Р[9, (р) и Pv; удобно использовать коэффициент направленного действия (КНД) D{9,ip) и его максимум D, независящие от излучаемой мощности, а целиком определяемые ДН. По определению К[1Д D{9,ip) равняется отношению мощностей, излучаемых в единицу телесного угла в направлении (9, р) данной антенной - Р(9, р) и гипотетической изотропной (полностью ненаправленной) антенной - Р-/Атг - при ус.повпи равенства полных излучаемых мощностей Pv;. Таким образом, 0{9,р) = А7гР{9,р)/Рг,. (7.2) Согласно этой записи можно также определить D как отношение излучаемых мощностей - изотропной антенной - АпР{9, р) и данной антенной - Pv; - при условии равенства мощностей, излучаемых ими в направлении {9,р). Отсюда следует, что D[9,p) показывает энергетический выигрыш, связанный с использованием направленной антенны. Если мощность Р{9,р) считать нормированной на единицу ДН по полной мощности Рпол{9,р). то (7.2) примет вид D{9,p) = DqPo4(,p), (7.3) Рпол d Если ДН осесимметрична по углу р, О р 2тт, то Do = 2(1 Рпол{9) sm 9 d9y\ о а если Рпол{9, р = 0) и Рпол{9, р = 7г/2) мало раз.!п1чаются, то 0=:4[у [Рпол(,=0) + +PuoA9p = /)sm9d9 Помимо КНД D{9,p) используют также коэффициент усиления (КУ) G[9,p) = rD{9,p) [i] - КПД антенны), который легко изменить, поскольку он опреде.яен аналогично D{9, р), но при условии равенства подводимых к антенне мощностей. В амплитудных ДН (как по полной мощности, так и по компонентам поля) различают основной (главный) лепесток с максимумом, равным 1 (или О дБ), и побочные (боковые и задние лепестки, уровень которых (УБЛ) от- носительно максимума ДН записывают либо в децибелах (ниже 0), либо в долях единицы (или %). 7Л.З. Поляризационная характеристика антенны Поле излучения антенны, в общем случае содержащее две ортогональные {9 и ip) компоненты с различными амплитудами и фазами, является эллиптически по,ляризованным [7.1-7.3 . Поляризацию антенны удобно характеризовать комплексным единичным вектором u = Fi Fi-; с компонентами пд = FFi exp(iargF) = = cos a exp(i arg Fg); = Fc[Fi~4xp(iargFip) = = sin a exp(i7) exp(i arg Fe)\ 7 = arg - arg ; tg a- = п/пд. (7.4) Включая множитель exp(i arg Fg) в фазовую диаграмму антенны, перепишем вектор тг = cosQi -Ь sina exp(i7)ic. Мгновенное значение вектора тг Re(Tiexp(iu)) =: = cos а cos(ui/)i sin q cos(u; -f- у)г соответствует эллипсу, описываемому за время t - 27г/а; концом мгновенного значения вектора электрического поля антенны (в дальней зоне). Отношение полуосей этого эллипса - коэффициент эллиптичности (КЭ) т и угол наклона Q одной из полуосей относительно направления связаны с величинами а и 7 соотношениями: при а ф 45* tg 2; = tg 2а cos 7; 11? = tg(cY + C)tg(a-C), при о = 45° пв = п; С = 45°; m = tg(7/2). Полуоси эллипса равны , а сдвиг фаз между значени- ями поля в этих направлениях составляет -К90° или -90°. При 7 = П7г эллипс вытягивается в прямую линию с наклоном С = ±а. При 7 = (2п -Ь 1)7г/2 оси эллипса параллельны и (С = 0), а 777, = tg а. Значение т = 1 соответствует круговой поляризации. Направление вращения вектора электрического поля определяется знаком 7. Если 7 > О, то вектор поля вращается от i; к ig, т.е. по часовой стре.лке, если 7 < О, то наоборот; со-г.пасно стандарту, если вектор поляризации при наблюдении в направлении уходящей волны вращается по часовой стрелке, то такая поляризация называется правоврагцаюгиейся (правой), при вращении в обратном направлении - леьовраищющейся (левой). Представление произвольно поляризованного поля в виде суперпозиции двух ортогонально линейно по.ля-ризованных компонент является вполне естественным, но не единственно возможным. Среди других употребительны представления в виде круговых поляризаций с противоположными направлениями вращения - in- Базисные орты этих двух представлений связаны соотнощениями 1 .. , Хп = 1 1 ... .. . (гл + iin); Отсюда видно, что линейно поляризованное поле представимо в виде двух равноамплитудных круговых поляризаций с противоположными наг правлениями вращения. Этот вывод имеет большое практическое значение. 7.1.4. Фазовая диаграмма антенны Под фазовой диаграммой Ф(9, р) антенны понимают угловое распределение фазы компонент поля излучения 7.4, 7.5]. Вместо функции Ф(, р) можно рассматривать эквифазные поверхности поля излучения в пространстве где Rq - радиус сферы с центром в центре системы координат, используемой при расчете поля антенны в дальней зоне; к = 27г/Л. Если за вычетом скачков фазы, равных 180°, при переходе в амплитудной ДН от одного лепестка к другому поверхность Ф[9,(р) представляет собой сферу, то фазовый центром антенны совпадает с центром этой сферы (см. § 3.3). При случайном выборе начала координат этого не будет, поэтому о наличии фазового центра судят по тому, можно ли его найти за счет пе- реноса начала координат. Установлено, что это возможно лишь в тех случаях, когда функция (считаем, что ось 0Z совмещена с полярной осью) Ф{9, (р) = к{хо sin 9 cos <р- -f Уо sin 9sin (f -\- zqcos9 -\- а), где к = 27Г/Л; xq, уо, zq - координаты начала координат, например в случае линейных токов с симметричным амплитудным и антисимметричным фазовым распределением; а - константа. В общем случае можно говорить лишь о частичных фазовых центрах для отдельных участков фазовой ДН - локальных центрах кривизны плоских сечений эквифазовой поверхности. Следует отметить, что отсутствие фазового центра существенно лишь в небольшом числе случаев, например для антенн фазовых пеленгаторов. 7.1.5. Влияние плоской подстилающей поверхности на диаграмму направлености антенны Как правило, антенна располагается над подстилающей поверхностью (над поверхностью земли, корпуса самолета и т.д.), влияние которой на форму ДН следует учитывать. Рассмо- трим простейший случай плоской подстилающей поверхности и ДН в вертикальной плоскости, записывая эту угломестную ДН в функции угла ф, отсчитываемого от подстилающей плос- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 [30] 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 |