Характеристики антенн, влияющие на ЭМС

 

Антенны РЭС имеют значительное разнообразие как по типам, так и по характеристикам. Вместе с тем все антенны можно подразделить на две группы: антенны осевого из­лучения и апертурные антенны. К антеннам осевого излучения относятся директорные («волновой канал»), лучевые, спиральные антенны. К апертурным антеннам относятся ру­порные антенны, одно- и двухзеркальные антенны с параболическим рефлектором или параболические антенны (ПА), а также комбинированные: рупорно-параболические (РПА), рупорно-линзовые (РЛА) и перископи­ческие антенны (ПРА).

Характеристики излучаемого антенной поля зависят от расстояния между антенной и точкой наблюдения. Результирующая напряженность поля, создаваемого антенной в сво­бодном пространстве, зависит от разности хода волн d_r, образованных отдельными излу­чающими элементами антенны, являющихся элементарными излучателями. Когда выполня­ется условие d_r < < λ (λ — длина волны), антенна может рассматриваться как точечная. зона, где это условие выполняется, называется дальней зоной. Здесь напряженность поля изменяется обратно пропорционально расстоя­нию.

На практике граница дальней зоны R_дз принимается равной R_дз = 2a/λ, где a — максимальный размер апертуры антенны. Граница ближней зоны, или зоны Релея, определяется соотношением R_бз < a/(2λ). При R < R_бз напряженность поля слабо зависит от расстояния. При расстояниях от ан­тенны R, соответствующих условию R_бз<R<R_дз, напряженность поля быстро уменьшается с увеличением расстояния. Эта зона называется зоной Френеля.

Обычно характеристики антенн указывают для дальней зоны, вместе с тем при решении ряда задач, например, расчета условий внутриобъектовой ЭМС требуются соответствующие характеристики антенн и в ближней зоне.

Важно также отметить, что характеристики электромагнитного поля в дальней зоне ан­тенны, где оно имеет сформировавшийся характер, не зависит от конструкции и типа ан­тенн, а определяется только ее диаграммой направленности. Ниже рассмотрены характери­стики антенн, влияющие на условия ЭМС.

Коэффициент усиления (КУ) антенны — отношение мощности, подводимой к ненаправ­ленной (изотропной) антенне с коэффициентом усиления 1, к мощности, подводимой к дан­ной антенне, при условии одинаковой напряженности поля в месте приема.

Диаграмма направленности антенны (ДНА) определяет угловое распределение ампли­туд напряженности электрического поля антенны E(ф) в дальней зоне в двух ортогональных плоскостях при фиксированном удалении. Обычно эти плоскости выбирают так, чтобы в одной из них был расположен вектор электрического поля E, а в другой — магнитного по­ля H. ДНА нормируется к максимальной интенсивности излучения, которое имеет место в главном направлении.

Следует иметь в виду, что любая антенна излучает (принимает) электромагнитное поле не только на основной по­ляризации, но и на ортогональной (кроссполяризации), которые существенно отличаются. Вид типовых идеализированных ДНА в прямоуголь­ных координатах в двух плоскостях показан на рис. 4.1. Здесь сплошная кривая соответст­вует ДНА в плоскости основной поляризации, а пунктирная кривая — ДНА в плоскости кроссполяризации.

Рисунок 4.1 - Общий вид идеализированных ДНА на основной поляризации и кроссполяризации в прямоугольных координатах