2097

Передающие антенны и их параметры.

Контрольная

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Группа определяющая электродинамический режим антенны, геометрические размеры и форма поверхностей и проводов, по которым текут электрические токи, частота колебаний и распределение токов, электродинамические параметры материалов антенны и окружающей среды.

Русский

2013-01-06

561.44 KB

53 чел.

Передающие антенны и их параметры.

Радиотехнические параметры можно разделить на две группы:

- группа определяющая электродинамический режим антенны, геометрические размеры и форма поверхностей и проводов, по которым текут электрические токи, частота колебаний и распределение токов, электродинамические параметры материалов антенны и окружающей среды.

- группа характеризующая этот режим - диаграмм направленности, коэффициент направленного действия, сопротивление излучения, КПД, входное сопротивление. диапазонность, поляризационные характеристики.

I. Диаграммы направленности передающей антенны.

1.1. Комплексные диаграммы направленности (ДН) передающей антенны это зависимость комплексной амплитуды электрического (магнитного) поля от угловых координат в сферической системы координат: r, θ, φ :Е(θ; φ) или Н(θ; φ)

Можно ограничиться только ДН по электрическому полю, т.к. в дальней зоне величины электрического и магнитного векторов отличаются постоянным множителем, а направления этих векторов взаимно перпендикулярны.

Комплексная ДН можно записать в следующем виде:

при r = const

где Е(θ; φ) амплитудная ДН по полю; ψ(θ; φ) - фазовая диаграмма

1.2. Амплитудная ДН - зависимость интенсивности электромагнитного поля, излучаемого антенной, или его отдельных компонент от угловых координат в пространстве. ДН непосредственно характеризует направленные свойства антенны, т.е. способность концентрировать электромагнитную энергию в заранее выбранном секторе пространства или, наоборот, осуществлять более или менее равномерное ее пространственное распределение. Определение ДН: А - передающая антенна, И - индикатор, регистрирующий величину мощности принимаемых, электромагнитных колебаний или при соответствующей градуировке величину: модуля вектора Пойтинга, угловой плотности мощности - Р , модуля электрического вектора Е

При увеличении расстояния от антенны структура поля и ДН изменяются. Однако, начиная с некоторого расстояния r , вид ДН не изменяется. Это расстояние – радиус дальней зоны.

Наибольший интерес представляют поля на больших удалениях от антенны, поэтому индикатор располагается на расстояния .

Будем перемещать облучатель по поверхности сферы радиуса с центром в точке . При этом изменяются только две координаты - и . Выполнив измерения, получим зависимости вида: для модуля вектора П; - для угловой плотности мощности; - для амплитуды электрического вектора. Штрихами обозначены амплитудные множители, не зависящие от угловых координат, а функции определяют ДН. Функция - ДН по полю, функции и - ДН по мощности (они имеют одинаковую зависимость от угловых координат, т. к. ).

,

где - поток мощности; - телесный угол.

1.3. Нормированные ДН.

Из расчетов или в результате измерений можно получить любой масштаб функции , т. е. самые разнообразные максимальные значения этой функции. При этом трудно сравнивать направленные свойства различных антенн. Поэтому удобно пользоваться нормированными ДН, которые определяются соотношениями:

- по полю,

- по мощности.

Постоянная величина называется нормирующим множителем. Ясно, что . Выражения для напряженности поля и плотности мощности, определяемые через нормированные ДН, имеют вид:

1.4. Изображение ДН в пространстве.

Изображение ДН в пространстве - выполняется в виде замкнутых поверхностей, являющихся геометрическим местом точек - концов отрезков, проведенных из начала координат в направлениях и ; длины отрезков пропорциональны значениям или в этих направлениях.

Рассмотрим вид в пространстве некоторой ДН . Если отрезок принять равным единице, то расстояние от начала координат до произвольной точки на поверхности ДН .

Ввиду сложности пространственного изображения обычно пользуются сечениями ДН координатными поверхностями и . На рисунке кривой 1 показан след сечения ДН координатной поверхностью , являющейся поверхностью конуса с вершиной в точке . Кривая 1 в общем случае будет неплоской. Чем точнее нужно знать ДН, тем больше нужно сделать сечений. Для получения необходимой полноты представления ДН достаточно сделать сечения двумя взаимно перпендикулярными плоскостями, проходящими через направление максимального излучения. Такие плоскости называются главными плоскостями антенны. Применительно к данному рис. главными плоскостями будут плоскости (кривая 2) и (кривая 3).

Положение системы координат относительно антенны целесообразно выбирать таким, чтобы одна из главных плоскостей содержала в себе электрический вектор поля излучения и направление распространения. Сечение, содержащее электрический вектор - ДН в Е-плоскости, а сечение главной плоскостью, содержащей магнитный вектор - ДН в Н-плоскости.

1.5. ДН "ненаправленных" антенн.

Аналогичная ДН изображена на рис. в полярной системе координат в горизонтальной плоскости. Для таких антенн важной характеристикой является степень приближения ДН к окружности, которая оценивается коэффициентом равномерности ДН и определяется как , где и - напряженности поля в направлении максимального, и минимального излучения на одинаковых расстояниях от антенны. Если ДН задана в нормированном виде, то .

Иногда коэффициент равномерности определяют как вероятность того, что значения ДН будут не ниже заданного относительного уровня при случайном равновероятном положении точки наблюдения. Она определяется как отношение суммы угловых секторов, в которых значения ДН выше заданного уровня, к 360°.

т.е. при случайном равновероятном положении (по ) приемного пункта относительно передающей антенны напряжение поля в приемном пункте будет не менее 0,8 от максимальной с вероятностью 0,75.

1.6. ДН остронаправленных антенн.

Обычно они имеют несколько максимумов и минимумов. Наибольший лепесток называется главным, остальные – боковыми. Узкие ДН удобно изображать в прямоугольных координатах.

Степень концентрации электромагнитной энергии в пространстве в некоторой степени характеризуется шириной главного лепестка ДН. Условились определять ширину ДН на некотором уровне плотности мощности от максимальной и обозначать эту ширину (или ). Таким образом, ширина ДН есть угол между двумя направлениями в пределах главного лепестка, в которых угловая плотность мощности составляет от максимальной.

Наиболее употребимыми уровнями отсчета являются: S = 0,5; S = 0,1; S = 0. Величину называют шириной ДН "по половинной мощности", - шириной ДН "по нулям" и - шириной ДН "на уровне 0,1" или "на уровне 10 дБ".

Отметим, что уровню половинной плотности мощности соответствует уровень 0,707 по полю, а уровню 0,1 - уровень 0,316 по полю. Боковые лепестки обычно, характеризуются данными по первому из них, имеющему наибольшую величину – величина максимума его направление .

1.7. Фазовые диаграммы антенны.

Фазовые диаграммы антенны - зависимость фазы поля от углов в пространстве при фиксированном расстоянии от начала координат.

Удобной характеристикой фазовых свойств поля излучения антенны является связанный с фазовой диаграммой фронт волны. Полное описание фазы для фиксированного момента времени дается множителем , в котором учтена зависимость фазы от расстояния. Фронт волны есть поверхность в пространстве, во всех точках которой в данный момент времени фаза поля одинакова. Эта поверхность определяется из уравнения , где - некоторая постоянная величина.

Уравнение поверхности равных фаз в сферической системе координат:

 

- волновое число.

Поверхностей с одинаковый значением бесконечное множество, они отстоят друг от друга на расстояниях, равных длине волны .

Если является поверхностью сферы, то антенна является источником сферических волн. Центр этой сферы называется фазовым центром антенны. В случае совпадения фазового центра с началом координат и .

Закон сохранения энергии электромагнитного поля в применении к передающим антеннам записывается в виде:

где - мощность излучения; - мощность потерь в антенне; - мощность реактивных полей, связанных с антенной; - мощность, отдаваемая генератором в антенну.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

81266. Государство в политической системе общества 37.11 KB
  Признание соблюдение и защита прав и свобод человека и гражданина – обязанность государства ст. В идеале каждое современное государство стремится к тому чтобы его социальная основа закрепленная конституцией которую составляют все подданные государства превратилась в его реальную основу. Особое место и роль государства в политической системе общества определяется еще и тем что в его руках находятся огромные материальные и финансовые ресурсы.
81267. Партии в политической системе общества 38.8 KB
  Политические партии с привычными для нас признаками оформленное членство в партии партийные билеты взносы внутрипартийная дисциплина появились в Европе с возникновением массового рабочего движения. Существующие сейчас политические партии по организационной структуре делятся на: организационно оформленные и организационно неоформленные. В партиях первого типа члены партии получают партийные билеты и платят партийные взносы.
81268. Понятие права. Основные концепции правопонимания 41.16 KB
  Основные концепции правопонимания Право один из видов регуляторов общественных отношений; в многотысячелетней истории юриспруденции не раз указывалось что в вопросах о праве следует избегать универсальных определений общепризнанного определения права не существует и в современной науке. Конкретное определение права зависит от типа правопонимания которого придерживается тот или иной учёный то есть его представлений о праве. Различные ученые выделяют различные признаки права однако практически все теории признают следующие признаки: ...
81269. Право в системе социальных норм. Технико-юридические нормы 37.18 KB
  Техникоюридические нормы. Социальные нормы правила регулирующие поведение людей деятельность организаций в их взаимоотношениях. Социальные нормы имеют общий характер регулируют типичные ситуации и рассчитаны на многократное применение. В системе социальных норм выделяют помимо правовых норм: моральные нормы правила поведения с точки зрения добра и зла; религиозные нормы правила поведения регулирующие отношения между людьми через призму божественного начала; корпоративные нормы правила поведения регулирующие отношения людей в...
81270. Теория естественного права 35.42 KB
  В ее основе лежат следующие идей: Политическая и правовая жизнь общества должна соответствовать требованиям естественного права вытекающих из природы человека и гражданина. В этой связи действующее в государстве законодательство призвано закреплять и обеспечивать права и свободы людей обусловленные их естественной природой. Теория естественного права покоится на признании цивилизации которые имеют приоритетное значение.
81271. Историческая школа права 38.03 KB
  Основные положения Представители исторической школы права исходили из консервативного исторического понимания права. Их идеи были своеобразным противопоставлением концепции естественного права являвшейся идеологическим оружием революционной буржуазии. Историческая школа права выступала в защиту феодальных порядков против преобразования существующих отношений с помощью нового законодательства объясняя это тем что право должно складываться исторически.
81272. Социологическая школа права 34.87 KB
  Сторонники социологической школы права считали что действующие правовые акты не всегда адекватны экономическим и социальным условиям. Основные положения социологической теории права сводятся к следующему: Теория подходит к праву не формальноюридически а с позиций реальной жизни. Обращаясь к ней как к источнику права становится возможным понять его сущность.
81273. Психологическая теория права 37.25 KB
  Оригинальную психологическую теорию права выдвинул Лее Иосифович Петражицкий 18671931 профессор юридического факультета Петербургского университета депутат I Государственной Думы от партии кадетов. Его взгляды наиболее полно изложены в книге Теория права и государства в связи с теорией нравственности 1907 г. Интерпретация права с позиций психологии позволяет поставить юридическую науку на почву достоверных знаний полученных путем самонаблюдения либо наблюдений за поступками других лиц.
81274. Нормативистская школа права 35.26 KB
  Теория права должна быть свободной от идеологии и представлять собой чистую науку. Суть нормативистской теории составляют следующие положения: право является пирамидой норм; во главе данной пирамиды стоит суверенная норма определяющая смысл остальных норм конституция; каждая норма в данной иерархии черпает юридическую силу от вышестоящей и в конечном итоге от суверенной нормы; сила права зависит от разумности построения всей иерархической правовой системы; право живет только в кодифицированных юридических нормах то есть не...