Параметры антенн

Размеры антенн с синтезированной апертурой могут быть в десятки и сотни километров.

4. Поляризационные параметры антенн

Антенны характеризуются ближней и дальней зонами излучения. Все параметры антенн относятся к дальней зоне излучения, где излучаемая антенной волна считается плоской волной с поперечными ортогональными составляющими электрического поля и магнитного поля .

Под поляризацией волны понимается ориентация в пространстве вектора электрического поля . В общем случае если вектор (и, соответственно, вектор ) при распространении волны остается параллельным самому себе, то поляризация поля линейна. В частном случае если вектор расположен горизонтально (параллельно земле см. рис.2б), а вектор вертикально (перпендикулярно земле), то волна является горизонтально поляризованной. В случае если вектор расположен вертикально (перпендикулярно земле см. рис.2а), а вектор горизонтально, то волна является вертикально поляризованной.

Рис.2

Если вектора и при распространении волны движутся по окружности (см. рис.2в), то поляризация волны круговая. Различают правое и левое направление вращения. При правом направлении, вращение, например, вектора для наблюдателя, смотрящего вслед волне, происходит по часовой стрелке, при левом направлении - против часовой стрелки. Полный оборот вектор осуществляет при распространении на расстояние равное длине волны в свободном пространстве.

Вид поляризации электромагнитной волны, принимаемой или излучаемой антенной, определяется расположением и формой проводников антенны. Так, например, антенна в виде вертикально расположенных линейных проводников (см. рис. 3а) излучает (принимает) вертикально поляризованные волны. Соответственно антенна с горизонтально расположенными проводниками (см. рис.3б) - горизонтально поляризованные волны.

а) б)

Рис.3

Использование антенн с различной поляризацией позволяет уменьшить взаимное влияние радиотехнических систем с близкими рабочими частотами на 10..20 дБ, что в ряде случаев может явиться единственным решением проблемы электромагнитной совместимости.

5. Диаграмма направленности

Одной из основных характеристик антенн является диаграмма направленности (ДН), характеризующая зависимость амплитуды излучаемого поля от угловых координат при неизменном расстоянии от антенны до точки наблюдения.

Обычно ограничиваются построением ДН в двух взаимно перпендикулярных E и H плоскостях. Пример ДН показан на рис 4 а, б. По радиусу отложено значение амплитуды излучаемого поля нормированное к значению амплитуды в главном максимуме.

а) Е-плоскость б) Н-плоскость

Рис.4

ДН характеризуется следующими параметрами:

Ширина главного лепестка в Е и Н плоскостях по уровню 3 дБ (в градусах);

Максимальный уровень боковых лепестков А_бок(дБ);

Максимальный уровень заднего излучения А_зд(дБ).

Наличие задних и боковых лепестков свидетельствует о том, что антенна излучает радиоволны не только в области главного лепестка, но и в других направлениях, что может создавать помехи другим радиотехническим системам и снижает помехоустойчивость, если антенна работает на прием. Поэтому при проектировании антенн стремятся к уменьшению уровней бокового и заднего излучения.

6. Коэффициент усиления

Антенна, являясь пассивным устройством, излучает в пространство несколько меньшую мощность Р_изл, чем та, что поступает на вход антенны Р_вх. Это связано с омическими потерями в элементах конструкции антенны. Существуют понятия, коэффициент полезного действия антенны равный

и коэффициент направленного действия, характеризующий способность антенны концентрировать излученную мощность в определенном направлении.

Коэффициент направленного действия есть отношение среднего (во времени) значения плотности потока мощности, излучаемого антенной в данном направлении, к плотности потока мощности изотропной антенны. При этом считается, что излучаемые мощности равны и точка наблюдения находится на одинаковом расстоянии от антенн.

7. Максимальная подводимая мощность

Этот параметр относится только к приемопередающим или передающим антеннам и определяет величину максимальной мощности Р_макс, которую можно подвести к антенне не нарушая ее электрической прочности. Для систем связи Р_макс обычно не превышает 100 Вт.

8. Физические характеристики антенн

а) Ветровые нагрузки и вибрации. Антенны устанавливаются на мачтовых сооружениях, крышах домов, где ветровые нагрузки достигают максимальных значений. Поэтому конструкция антенны и ее элементы крепления должны быть рассчитаны на скорость ветра до 160 км/час. Кроме того, конструкция антенны должна выдерживать вибрационные нагрузки до 5g (g=9,81 м/сек²).

б) Окружающая температура при которой антенна должна сохранять свою работоспособность должна лежать в пределах от -40 до +50 ^оС.

в) Антенна должна быть работоспособной (при частичном ухудшении параметров) при влажности до 95% и обледенении. После прекращении действия указанных факторов паспортные характеристики антенны должны восстанавливаться.

г) Габаритные размеры с учетом элементов крепления и масса могут накладывать определенные требования к местам и способам монтажа антенн.

Электромагнитное излучение, создаваемое антенной, обладает свойствами направленности и поляризации. Антенна как двухполюсник обладает входным сопротивлением (импедансом). Лишь часть энергии источника антенна преобразует в электромагнитную волну, остальная расходуется в виде тепловых потерь. Для количественной оценки перечисленных и ряда других свойств антенна описывается набором электрических характеристик и параметров, в частности рис. 5

Ряд характеристик антенн как взаимных устройств (пассивных линейных многополюсников) в режиме передачи и в режиме приема совпадает, в том числе: ДН (КНД, КУ, УБЛ), входной импеданс. Например, ДН антенны в режиме приема и в режиме передачи совпадают.

К конструктивным характеристикам и параметрам антенн относятся, в частности:

Рис. 5 Пример диаграммы направленности антенны и параметры: ширина ДН, КНД, УБЛ, коэффициент подавления обратного излучения

· масса, координаты центра масс, момент инерции

· габаритные размеры, максимальный радиус разворота

· парусность (ветровая нагрузка)

· объект установки, способ крепления

· примененные материалы

антенна волна излучение

Заключение

В этой работе мы постарались рассмотреть параметры и характеристику антенн. Узнали о том, что любая радиолиния включает в себя передающее и приемное устройства, неотъемлемым элементом которых являются антенны, обеспечивающие излучение и прием электромагнитных волн. Все параметры антенн относятся к дальней зоне излучения, где излучаемая антенной волна считается плоской волной с поперечными ортогональными составляющими электрического поля и магнитного поля.

Список литературы

1. Пистолькорс А.А. Антенны. -- М.:Связьиздат, 1947. -- 478 с.

2. Белоцерковский Г.Б. Основы радиотехники и антенны. -- М.: Советское радио, 1969. -- 432 с.

3. Антенны и устройства СВЧ /Под ред. Д.И. Воскресенского. -- М.: Радио и связь, 1981. -- 432 с.

4. Бова Н.Т., Резников Г.Б. Антенны и устройства СВЧ. -- Киев: Вища школа, 1982. -- 272 с.

Размещено на Allbest.ru