Статистическое описание диаграмм направленности антенн

Детерминированное описание ДНА не может учесть влияния всех факторов на параметры и форму диаграммы направленности, особенно в области боковых и задних лепестков. Изменчивость характеристик антенны в этой области лучше всего может быть выражена посредством их статистического описания. Экспериментальные исследования диаграмм направленности антенн, обладающих узким главным лепестком и высоким коэффициентом усиления по главному лепестку, показали, что коэффициент усиления в области боковых и задних лепестков, выраженный в децибелах, может быть описан нормальным законом распределения. Интегральная функция распределения коэффициента усиления имеет вид:

где m_G и s_G – соответственно, математическое ожидание (среднее) и среднеквадратическое отклонение усиления в области боковых и задних лепестков ДНА, дБ.

Параметры распределения m_G и s_G получают посредством статистической обработки результатов измерений ДНА в области боковых и задних лепестков.

Статистическое описание ДНА отличается высокой стабильностью своей формы и параметров, как в рабочем диапазоне частот антенны, так и вне его. На статистическое описание и значения его параметров мало влияет поляризация сигналов и окружающие объекты. Структура боковых лепестков изменяется, однако распределение вероятностей и значения его параметров сохраняются. Отражения от окружающих объектов, размещенных вблизи антенны, оказывают некоторое влияние на параметр m_G, которое приводит к небольшому его увеличению. В целом это влияние зависит от размеров окружающих элементов и от начального (т. е. без окружающих элементов) медианного усиления антенны. Чем ниже начальное медианное усиление антенны, тем больше это влияние.

Описание бокового усиления антенн нормальным законом распределения используется не только для антенн с высоким коэффициентом усиления по главному лепестку, но и для других типов антенн. Для ориентировочных и оперативных расчетов при прогнозировании уровней помех можно использовать данные, приведенные в табл. 10.2 [16], где представлены параметры распределений бокового усиления в зависимости от усиления по главному лепестку.

Статистическое описание ДНА в области боковых и задних лепестков обычно применяется в методиках оценки ЭМС, основанных на использовании имитационного статистического моделирования. Учитывая, что в области главного лепестка ДНА на рабочих частотах для одного и того же типа антенн имеет место технологический разброс коэффициента усиления антенны, при имитационном моделировании нормальный закон может быть использован и для описания максимального усиления по главному лепестку. Параметрами закона являются m_G = G₀, s_G = 2 дБ.

Таблица 10.2

Параметры функции F(G) для области бокового усиления

Коэффициент усиления антенны	Частота	Поляризация	m_G, дБ	s_G, дБ
G₀ > 25 дБ	Рабочая	Любая	–10
Побочная
10 < G₀ £ 25 дБ	Рабочая	Рабочая	–10
Ортогональная	–20
Побочная	Любая	–10
G₀ £ 10 дБ	Рабочая	Рабочая
Ортогональная	–13
Побочная	Любая	–3

Статистика измерений усиления в области боковых и задних лепестков ДНА дает материал для выбора постоянных значений коэффициента усиления при детерминированном описании диаграмм направленности в этих областях.