СТЗИМОД 7. Основные параметры и показатели качества антенн 1 Введение
 Скачать 1.79 Mb.
|
|
A X − реактивное сопро- тивление генераторного импеданса (Ом) и антенна используется в передающеем режиме, то можно представить антенну и генератор при помощи эквивалентной цепи, показанной на рисунке 1.27(b). Максимальная мощность, подаваемая на антенну, достигается, когда у нас есть «сопряжённое» согласование: r L g R R R + = (1-79) 53 A g X X = − (1-80) Из мощности, производимой генератором, половина рассеивается в виде тепла на внутреннем сопротивлении генератора, остальное передаётся на антенну. Это происходит только в случае сопряжённого согласования. Из мощности, передан- ной на антенну, часть излучается через механизм, обеспеченный сопротивление излучения, а остаток рассеивается в виде тепла, что влияет на часть общей эффек- тивности антенны. Если антенна не имеет потерь и согласована с линией передачи ( 1 o e = ), то половина общей мощности, поставляемой генератором, излучается ан- тенной при сопряжённом согласовании, другая половина же рассеивается в виде тепла в генераторе. Таким образом, для того, чтобы излучить половину доступной мощности через r R вам потребуется рассеять другую половину в виде тепла в гене- раторе через g R . Эти две мощности, соответственно, аналогичны мощности, пере- данной на нагрузку и мощности, рассеянной антенной, в принимающем режиме. На рисунке 1.27 делается предположение, что генератор напрямую присоединён к антенне. Если между ними существует линия передачи, что обычно случается, то g Z представляет эквивалентный импеданс генератора, перенесенный на входные зажимы антенны при помощи уравнения переноса импеданса. Если, к тому же, на линии передачи происходят потери, то доступная к излучению антенной мощ- ность будет уменьшена из-за этих потерь. Рисунок 1.27(с) иллюстрирует эквива- лент Нортона для антенны и источника в передающем режиме. Использование антенны в принимающем режиме показано на рисунке 1.28(а). Входящая волна падает на антенну, индуцирует напряжение T V , которое анало- гично g V в передающем режиме. Эквивалентная цепь Тевенена для антенны и её нагрузки показана на рисунке 1.28(b),эквивалентная цепь Нортона – на рис. 1.28(с). Рассуждения для антенны и её нагрузки в принимающем режиме подобны рассуждениям для передающего режима, поэтому не будет подробно здесь повто- 54 ряться. Некоторые итоги будут подведены для того, чтобы иметь возможность рассмотреть несколько тонких моментов. Следуя процедуре, подобной той, что выполнялась для антенны в передающем режиме, при помощи рисунка 1. 28 мож- но показать, что в принимающем режиме при сопряжённом согласовании ( r L T R R R + = и A T X X = − ) Рисунок 1.28 – Приемная антенна и её эквивалентные цепи Мощность r P из (1-87) передаётся на r R и называется рассеянной (или переизлу- чаемой) мощностью. Достаточно очевидно из (1-86)–(1-89), что при сопряжённом согласовании общей собранной или захваченной мощности [ c P из (1-89)] полови- на передаётся на нагрузку T R [ T P из (1-86)], а другая половина рассеивается или переизлучается через r R [ r P из (1-87)] и рассеивается в виде тепла через L R [ L P из (1- 88)]. Если потери равны нулю ( 0 L R = ), то половина мощности передаётся на 55 нагрузку, а половина рассеивается. Это показывает, что для того, чтобы передать половину мощности на нагрузку, вторую половину придётся рассеять. Это стано- вится важным при обсуждении эффективных эквивалентных площадей и значений апертурной эффективности, особенно для апертурных антенн высокой направлен- ности, таких как волноводы, рупорные антенны и отражатели со значениями апер- турной эффективности от 80 до 90%. Апертурная эффективность ( ap ε ) определя- ется в (1-100) и является отношением максимальной эффективной площади к фи- зической площади. Эффективная площадь используется для определения мощно- сти, переданной на нагрузку, которая при сопряжённом согласовании составляет лишь половину перехваченной; другая половина рассеивается. Для антенны без потерь ( 0 L R = ) при сопряжённом согласовании максимальное значение эффек- тивной площади равно физической площади ( 1 ap ε = ), а площадь рассеивания так- же равняется физической площади. Поэтому половина мощности достигает на- грузки, а половина рассеивается. Используя (1-86)–(1-89) можно сделать вывод, что даже несмотря на то, что значения апертурной эффективности выше 50% (мо- гут достигать даже 100%), не вся мощность, принятая антенной, передаётся на на- грузку, так как она включает в себя также и рассеянную мощность. Наибольшее количество мощности, которая может быть направлена на нагрузку – лишь поло- вина принятой и только при условии сопряжённого согласования и линии переда- чи без потерь. Входной импеданс антенны по большей части является функцией от частоты. Таким образом, антенна будет согласована с линией передачи и другим оборудо- ванием только лишь внутри полосы частот. К тому же, входной импеданс антенны зависит от многих факторов, включая её геометрию, способ возбуждения, отдале- ние от окружающих объектов. Из-за сложной геометрии только лишь малое коли- чество существующих антенн может быть исследовано аналитически. Для других антенн входной импеданс определяется экспериментально. |