Antena de transmisie, ca sarcină pentru generator, parametrii săi de energie
Deoarece antenele au capacitatea de a transforma undele electromagnetice dirijate de energie (EW) în energia de frecvență radio (sau invers), există o serie de indicatori, care în mod inerent acestora sunt parametrii de energie. Acestea includ următoarele:
# 63; puterea radiațiilor;
# 63; coeficientul de eficiență (eficiență);
# 63; impedanța de intrare a antenei Z;
# 63; lungimea efectivă l;
# 63; zona de deschidere efectivă (EPR) A;
# 63; coeficientul de utilizare a zonei (QIB) q.
În modul de transmisie (radiație), antena este o sarcină a generatorului de curent de înaltă frecvență. Ca sarcină, se caracterizează prin putere activă, reactivă și limitatoare, precum și rezistență la intrare. Pentru a obține cea mai mare putere de radiație, antena trebuie adaptată la linia de transmisie și la rezistența internă a generatorului. Circuitul echivalent al antenei de transmisie este prezentat în figura 1.
Figura 1 - Schema antenei de transmisie, unde R și componentele reactive și reactive ale rezistenței de intrare, respectiv
Impedanța de intrare a antenei este o cantitate complexă egală cu raportul dintre amplitudinile complexe (sau valori efective) ale tensiunii și curentului de intrare a antenei:
unde RA - rezistență activă;
XA - reactanță.
Impedanța de intrare a antenei, ca parametru, se referă numai la antene de tip liniar în care tensiunea și curentul complex de la intrarea antenei sunt definite fizic și pot fi măsurate direct. Pentru antenele de tipul diafragmei, conceptul de rezistență la intrare este inacceptabil, deoarece acestea nu au cleme de intrare.
În general, impedanța de intrare a antenei este afectată de: frecvența generatorului, conductorilor străini și alte organisme situate în apropierea antenei. Prin urmare, în practică, impedanța de intrare a antenei este determinată la frecvențe specificate cu ajutorul instrumentelor de măsurare în laboratoare speciale, numite camere anechoice.
Livrate la antena puterii generatorului consumate de pierderi de radiații în antenă și organelor sale înconjurătoare și a mediului, precum și crearea de câmpuri reactive în domeniu apropiat, cu toate acestea R caracterizează puterea unei puteri și pierderile de căldură radiații antenă în antenă și organismele sale din jur și mediul înconjurător:
unde R este rezistența la radiații;
Rezistența la radiație este o rezistență imaginară activă, pe care este alocată o putere egală cu puterea de radiație a antenei
unde IA este amplitudinea curentă la bornele de intrare ale antenei.
Rezistența la radiații caracterizează proprietățile radiante ale antenei de emisie.
Valoarea caracterizează puterea reactivă din zona apropiată, care nu este radiată.
Atât rezistența la radiație cât și reactanța antenei depind de tipul antenei, de designul acesteia și de lungimea de undă. Rezistența la pierderi depinde de proprietățile conductive ale metalului din care se face antena, de calitatea izolatoarelor, precum și de corpurile din jur și de mediile care înconjoară antena.
Puterea de radiație a antenei este acea parte a energiei furnizate antenei de la generator, care este transformată de către antenă în unde radio și ajunge în zona îndepărtată.
Aceasta poate fi determinată prin integrarea densității fluxului de putere al acestei antene pe o suprafață închisă S acoperind un anumit volum de spațiu care înconjoară antena:
unde Π = Π (u, μ) este densitatea fluxului de putere (sau modulul valorii medii a vectorului Umov-Poynting).
Deoarece n (u, u) =. a =, atunci
În aceste expresii (u, u) este modelul antenei antenei în termeni de putere.
Ca cea mai simplă suprafață de integrare, este convenabil să alegeți o sferă cu raza r (Figura 2). Elementul de suprafață de pe suprafața sferică (rezultatul secțiunii transversale a suprafeței sferei prin două planuri meridionale și două planuri azimute), după cum se poate vedea din figură, este egal cu
Substituind în (4) expresiile (5) și (6), putem obține:
Figura 2 - Elementul suprafeței de integrare
Astfel, pentru a determina puterea radiațiilor, este necesar să se cunoască densitatea normală a puterii și intensitatea câmpului în direcția radiației maxime la o anumită distanță r. Puterea de radiație a antenei depinde de puterea generatorului, de condițiile de potrivire și, de asemenea, de puterea radiantă a antenei. Această capacitate depinde de tipul antenei, de caracteristicile designului, de dimensiunea antenei în raport cu lungimea de undă.
O antenă, ca orice convertor de energie, se caracterizează printr-un factor de eficiență (EFICIENȚĂ).
Coeficientul de eficiență este raportul puterii radiației la toată puterea activă recepționată de antenă:
Rezultă că, pentru a spori eficiența antenei, este necesar să se reducă rezistența la pierderi și să se mărească rezistența la radiație a antenei. Eficiența antenelor moderne de diferite tipuri și tipuri este foarte largă: de la 25 la 95%.
Lungimea actuală a antenei de emisie - un coeficient care are o dimensiune de lungime, care se referă amplitudinea intensității câmpului electromagnetic într-un punct în câmpul de departe în direcția de radiație maximă a antenei de emisie, cu o tensiune maximă la bornele antenei:
Acest parametru se aplică numai antenelor de tip liniar și caracterizează eficiența lor energetică prin conversia energiei curenților de înaltă frecvență în linia de transmisie la energia câmpului electromagnetic (EMF) al undei emise. Lungimea efectivă a antenei de transmisie depinde de lungimea sa geometrică și de legea distribuției amplitudinii și fazei curentului de-a lungul antenei:
Din această expresie rezultă: cu o lege uniformă și în fază pentru distribuirea curentului prin antenă. lungimea efectivă a antenei coincide cu cea geometrică; cu cât distribuția curentului este mai neuniformă și mai nefuncțională de-a lungul antenei, cu atât procentul lungimii geometrice a antenei este mai mic decât cel efectiv. Prin urmare, în cazul general, lungimea efectivă se situează în intervalul de la zero până la lungimea geometrică. Sensul fizic al antenei de emisie curent de lungime - aceasta este o astfel de lungime geometrică a unei antene liniare cu o uniformă și în fază de distribuție de curent de-a lungul acestuia, în care această antenă creează un punct situat în câmpul de departe în direcția de radiație maximă, aceeași rezistență câmpului ca antena reală inegală și o distribuție de curent non-fază de-a lungul lungimii.
La rândul său, legea distribuției actuale de-a lungul antenei de emisie depinde de tipul de antenă și de designul acesteia.
Suprafața efectivă a diafragmei antenei de emisie (EPR) - este un coeficient care are o zonă de dimensiune care leagă densitatea fluxului de putere generată de antena de emisie la punctul în spațiu situat în câmpul de departe în direcția de radiație maximă și puterea de intrare activă la antena de la generator:
Acest parametru se referă numai la antene de tipul diafragmei și caracterizează eficiența lor energetică prin conversia energiei curenților de înaltă frecvență în linia de transmisie la energia undei emise. Zona efectivă a antenei de transmisie depinde de aria ei geometrică și de legea distribuției amplitudinii și fazei câmpului pe deschiderea antenei E (x, y):
Din această expresie urmează:
# 63; cu o lege de distribuție câmp uniformă și în faza de deschidere a antenei cu deschidere, zona de deschidere efectivă coincide cu aria sa geometrică;
# 63; Cu cât este mai mare neuniformitatea și non-sincronizarea în distribuția câmpului peste deschidere, cu atât este mai puțin procentul zonei geometrice a deschiderii antenei. Prin urmare, în cazul general, aria efectivă se află în intervalul de la zero la aria geometrică a deschiderii: 0 < Valoarea egală cu raportul EPR față de aria geometrică a deschiderii antenei se numește coeficientul de utilizare a zonei (CIP): Acest factor descrie eficiența zonei de deschidere a diafragmei antenei când energia electromagnetică și radiația permite excitarea nu-în fază și suprafața neuniformă a deschiderii.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: