Действующая длина антенны- длина гипотетического прямолинейного вибратора с равномерным распределением тока по всей его длине, который в направлении максимума своего излучения создает ту же величину напряженности поля, что и рассматриваемая антенна с той же величиной тока на входе.
В среде с волновым сопротивлением действующая длина антенны определяется выражением:
Приёмные антенны, их характеристики и параметры
При любой конструкции антенны : волновода и приёмника энергия возбудителя в антенне токов не может быть полностью передана в приёмник.
Часть энергии этих токов неизбежно расходится на переизлучатели.Так как процесс приёма обязательно связан с искажениями поля(тоесть с возникновением вторичного поля).
Пусть структура электрического поля приходящей электромагнитной волны в месте приёма имеет вид:
В это место поместим металлический идеально-проводимое тело. Если оно перпендикулярное к электрическим силовым линиям первичного поля, то в нем не возникает наведенный продольный электрический ток проводимости. Если же хотя бы часть поверхности тела не перпендикулярна к электрическим силовым линиям, то в нём возникает наведенный поверхностный ток проводимости.
Искажения первичного электрического поля является суперпозицией первичного электрического поля электромагнитной волны и вторичного электрического поля создающегося токами на поверхности проводящего
тела первичным полем.
При этом токи таковы, что выполняется условие:
_ _ _
Ет= Ет’+ Ет’’
Если к указанному правилному телу присоединить волновод, то наведенные токи возбудят в нем электромагнитную волну.
1.Тело
2.Волновод
Основные характеристики и параметры приёмной антенны
1.Комплексная ХНА.
2.Амплитудная ХНА
3.Фазовая ХНА
4.Коэфициент поляризации
5.Внутреннее сопротивление антенны
6.Коэфициент направленного действия
7.КПД
8.Коэфициент усиления антенны
9.Действителная длинна антенны
10.Эфективная площадь антенны
11.Коэфициент использования поверхности
12.Шумовая температура атенны
13.Диапазон рабочих частот
14.Шумовая добротность антенны
Эквивалентная схема приёмной антенны
Для цепи А является генератором ЭДС и внутреннее сопротивление комплексное:
ZA=RA +jXA
Справки:
1.Сопротивление ZА не зависит от подключения к А нагрузке и характеризирует собственно А.
2.Реактивная состовляющая ХА характеризирует реактивность поля окружающего А.
3.Активная составляющая RА характеризирует переизлученную мощность и мощность теплових потерь в КЗА.
RA=Rk3+Rn
4.Амплитуда ЭДС в эквивалентной схеме опрелделять
- напряжение электрического поля приходит электромагнитные волны
-поляризация этого поля
- конструкция приёмной А
Zпр=Rпр+JXпр
Комплексная амплитуда токов цепи А определяется соотношением
1. Комплексная ХНА ПА по полю - зависимость комплексной амплитуды ЭДС на выходе А от направленного прихода плоской ЭМВ, они ее поляризуют при фиксированной комплексной амплитуды в месте расположения приемной А.
2.Амплитудная ХНПА по полю- зависимость амплитуды ЭДС на выходе А от направления прихода плоской электромагнитной волной при фиксированной амплитуде этой волны обычно применяют нормированное АХН ПА.
3.Фазовая ХНА – зависимость от направления разности фаз ЭДС на выходе антенныи фазы приходящей ЭМВ в точке приема.
4.Коэфициент поляризационной согласованности – это зависимость амплитуды ЭДС от направления при =1
Квадрат величины этого коэффициента количественно показывает какаю часть мощности пришедшей ЭМВ ПА передает на свой выход в зависимости от направления и поляризации этой волны.
Внутреннее сопротивление приемной антенны
См. эквивалентную схему
Коэффициент направленного действия
В произвольном направлении – это квадрат отношения амплитуды ЭДС на выходе рассматриваемого приемной направленной А к амплитуде ЭДС на ее выходе в случае отсутствия у нее направленных свойств и неизменностей всех остальных ее свойств.
Коэффициент полезного действия
- отношение мощности отдаваемой приемной в согласованную нагрузку к мощности, которую она отдавала бы в согласованную нагрузку если бы не имела потерь.
Коэффициент усиления ПА
- коэффициент его направленного действия, но с учетом потерь в ней
=DA
Действующая длинна ПА
hA – это отношение амплитуды ЭДС на выходе приемной антенны к амплитуде направленности эл. поля пришедшей ЭМВ
hA=
Эффективная площадь ПА
Sэ – отношение мощности, принемаемой антенной к плотности мощности пришедшей ЭМВ
Sэ =
Диапазон рабочих частот ПА
интервал частот в пределах которого ни одна из за характеристик не выходит из заданных пределах.
Шумовая температура ПА
Гипотетическая , термодинамическая температура в Кельвинах, при которой активная составляющая внутреннего сопротивления антенны передает в согласованную с ней нагрузку в полосе частот дельта f мощность шумов = мощности реально поступающих в нее шумов.
Шумовая добротность ПА
QA – отношение ее коєфициента усиления к шумовой температуры QA=
Условие передачи в нагрузку максимальной мощности от приёмной антенны.
Воспользуемся эквивалентной схемой антенны:
ZA
Rиз Rап jXA
eA
RH Rнп jXн ZH
ZA- комплексное выходное сопротивление приемной антенны.
Rиз – внутренне сопротивление генератора.
Rап- сопротивление потерь на выходе антенны.
jXA – реактивное сопротивление потерь на выходе антенны.
ZH – комплексное сопротивление нагрузки.
RH – входное активное сопротивление нагрузки.
Rнп- входное сопротивление потерь нагрузки.
jXн- реактивная составляющая входного сопротивления нагрузки.
eA = Emaxhapc(θ,φ)F(θ,φ) – комплексная амплитуда ЭДС на выходе приёмной антенны.
Emax – комплексная амплитуда напряженности элекрического поля в месте приёма.
F(θ,φ) – нормированная амплитудная ХНА.
IA = eA/ZA+ZH
Условие согласования:
1). Настроить XA+XH=0
2). Согласовать нагрузку:
RH= Rиз+RАП+RНП. В этом случае в нагрузке будет максимальная мощность: PНС=|eH|2/8Rн
η = Rиз/ (Rиз+RАП)
RАП = Rиз (1- η)/ η
Рассмотрим случай максимальной мощности:
Rиз
e Rн
Rнп
Для того, чтобы обеспечить максимальную мощность в нагрузке приёмной антенны, необходимо:
1) настроить систему антенна-нагрузка на рабочую частоту ХА + ХН = 0;
2) согласовать сопротивление нагрузки с выходным сопротивлением антенны Rиз + Rап + Rип = Rн;
3) согласовать поляризационную характеристику антенны с поляризацией принимаемой ЭМВ Рс = 1;
4) сориентировать антенну так, чтоб направление максимума в ее амплитудной характеристике направленности совпадало с направлением на источник принимаемой ЭМВ F ( θ; φ ) = 1;
5) минимизировать потери энергии, т.е. максимизировать ее КПД
ηА → 1;
6) минимизировать потери в нагрузке, максимизировать КПД нагрузки ηН → 1;
При выполнении всех условий, в нагрузке будет выделяться максимальная предельная мощность, превысить которую невозможно