Границы зон на примере апертурных антенн.

1. Ближняя зона – зона определяемая расстоянием:

0<R<

В которой поле в плоскости параллельной раскрыву совпадает с распределением поля в раскрыве.

2. Зона Френеля.

£ R<

В этой зоне имеют место сильные пространственные осциляции поля, накладывающиеся на монотонную зависимость 1/R.

3. Зона Фраунгоффера.

R³

Поле обратнопропорционально удалению от раскрыва и характеризуется устойчивой зависимостью от угловых координат.

Параметры антенн.

1. Для дальней зоны вводится характеристика – диаграмма направленности(ДН), которая определяет амплитуду (амплитудная ДН), фазу (фазовая ДН) и векторную (поляризованная ДН), характеристики поля в зависимости от направления на точку, в которой исследуется излучаемое поле.

Амплитудная ДН.

Выделяют по полю и по мощности.

Структура ДН:

- по мощности

- по напряженности

По форме АДН классифицируются:

1) терроидальная – ненаправленная в одной из плоскостей;

2) игольчатая ДН имеет малый размер главного лепестка во всех плоскостях;

3) веерная – характеризуется различной шириной в двух взаимноперпендикулярных плоскостях.

Фазовые ДН.

Это зависимость фазы поля от направления излучения.

Для многих антенн в пределах каждого лепестка фазы поля остается постоянной и меняется скачком на p при переходе от лепестка к лепестку.

Поляризационная ДН.

Это зависимость коэффициента эллиптичности излучаемой волны от углового направления.

Измеряется для антенн излучающих волны с вращающейся поляризацией.

К_эл=

2. Коэффициент направленного действия (КНД).

Показывает во сколько раз мощность, излучаемая антенной в данном направлении в единицу телесного угла, больше мощности излучения абсолютно ненаправленной антенны в единице телесного угла, при условии равенства полных мощностей излучаемых антенн.

D(q,j) = ,

где Р_å - полная мощность излучаемой антенны.

Максимальный КНД D(0;0) достигает от единиц, у слабонаправленных антенн, до несколько десятков-сотен тысяч.

3. КПД антенны.

Не вся подводимая к антенне мощность излучается в виде энергии электромагнитных волн, часть мощности теряется, например, на токи проводимости, токи поляризации; потери на отражение при неполном согласовании антенны с подводящей линией.

КПД равно отношению мощности излученной антенной в пространство к мощности подводимой к антенне.

h =

4. Коэффициент усиления антенны.

Показывает во сколько раз мощность излучаемая реальной антенной в данном направлении в единицу телесного угла больше мощности излучаемой абсолютно ненаправленной антенной с h =1.

G(q,j) = h×D(q,j)

5. Уровень бокового излучения.

Его принято характеризовать тримя параметрами:

1) относительный уровень боковых лепестков, равен отношению напряженности поля в направлении максимума бокового лепестка к напряженности поля в направлении главного максимума.

x_бок.=

h =1

Обычно эту величину определяют для самого большого бокового лепестка;

2) для оценки всего бокового излучения используют средний уровень боковых лепестков.

x_ср.=

sinq dq dj =dW

где W_гл. – телесный угол главного лепестка.

3) коэффициент рассеения, показывает какая часть всей излучаемой мощности сосредоточена в боковых и задних лепестках ДН.

b = 1-

Например, для зеркальных антенн эта величина равна порядка 0,3. В специальных антеннах – порядка 0,15-0,1.

6. Сопротивление антенны.

Подводимая к антенне мощность делится на мощность излучения Р_å и мощность потерь Р_п.. В свою очередь мощность излучения складывается из активной мощности излучения (мощности электромагнитного поля, излучаемой в дальнюю зону) и реактивной мощности Р_р., которая сосредоточена в ближней зоне антенны.

Р_изл.= Р_å+ jР_р.

Р_А=Р_å+ Р_п.+ jР_р

Если ввести квадрат действующего значения тока, тогда сопротивление антенны будет определяться соотношением:

Z_A=R_å+ R_п.+ jX_р ,

где Z_А – полное входное сопротивление антенны;

R_å - сопротивление излучения;

R_п – сопротивление потерь;

X_р – реактивное сопротивление антенны.

Чаще всего данный параметр определяют по результатам измерения КСВ линий передач.

7. Действующая высота антенны.

ДН показывает изменение относительной интенсивности электромагнитного поля в пространстве, а абсолютная величина напряженности Е при этом остается неизвестной. В произвольном направлении напряженность поля может быть найдена, если извесна напряженность поля в максимуме излучения.

Для линейных антенн определяют длину прямолинейного провода с равномерным по его длине распределению амплитуды тока, равной амплитуде тока на входе реальной антенны при условии равенства напряженности полей в максимумах ДН реальной антенны и такого провода.

E_{max реал.}=E_{max пров.}

E_{max пров.}= ,

где l – длина идеализированного провода, называемая действующей высотой антенны ;

R – расстояние от антенны до точки наблюдения.

8. Действующая или эффективная площадь антенны.

Данный параметр вводится для антенн с излучающим раскрывом. Извесно, что максимальный КПД реализуется в антеннах с равномерным синфазным распределением поля по раскрыву.

D_max= S ,

где S – геометрическая площадь излучающего раскрыва.

Для антенн с распределением поля отличающимся от равномерного:

D_max= А ,

где А – действующая площадь антенны, А £ S.

Действующая площадь антенны – площадь раскрыва некоторой антенны с равномерным и синфазным распределением поля, которое создает в максимуме ДН такую же интенсивность поля, что и рассматриваемая антенна в максимуме ДН при условии равенства подводимой мощности и КПД.

E_{max реал.}=E_{max идеал.}

E =