Puterea interceptată de antenă depinde de un parametru, cum ar fi aria deschiderii (deschiderii) antenei. Pentru a înțelege mai bine acest termen, imaginați-vă o antenă de recepție sub forma unei antene cu corn, pe care cade o undă plane (Figura 2.57). Dacă acest fel de mâncare ar putea absorbi tot incidentul de putere pe deschidere (deschidere), puterea recepționată de antena, ar fi egal cu $$ \ beginP = pA \ end \ tag-ul $$
Incident pe diafragma antenei o undă electromagnetică excită impedanța de intrare antenă ZA = RA + IXa electromotoare forță V. Partea antenă primit puterea este transmisă la un receptor care are o impedanță de intrare Z0 = R0 + iX0 (fig. 2.58). Apoi curentul care curge în receptor conectat la antena, $$ \ beginI_A = frac \ end \ tag-ul $$ și puterea generată în receptor \, $$ \ beginP_0 = I_A ^ 2R_0 = \ frac \ end \ tag-ul $$
Este suficient să se arate pur și simplu că puterea maximă emisă la receptor corespunde condiției de potrivire a rezistențelor, conform căreia RA = R0 și -XA = X0.
\ end \ tag $ $$
Pentru o antenă fără pierderi (Rn = 0), conform formulei (2.136) RA = Ris. Apoi, cu acordul complet, adică pentru R0 = R, obținem formula pentru valoarea maximă a zonei efective a deschiderii $$ \ beginA _ = \ frac> = \ frac\ end \ tag $ $$
În tabel. 2.4 valorile lui Aeff max sunt date pentru unele tipuri de antene.
Pentru antene reale, valoarea Aeff max este întotdeauna mai mică decât aria fizică a deschiderii antenei. Pentru a evalua aria efectivă a deschiderii antenei este introdus factorul de utilizare suprafață notiune a deschiderii, care este raportul dintre aria efectivă a deschiderii antenei la zona fizică a deschiderii: $$ \ beginK _ = \ frac >> \ end \ tag $$
Valoarea maximă a factorului de utilizare al suprafeței de deschidere realizează (pentru antenele ideale) valoarea Kip = 1. Pentru antene foarte bune, valoarea coeficientului de utilizare a suprafeței atinge valori de 0,7. 0.8.
Analiza IA curentă din antena cu rezistență la radiație RA este sursa valului reradiat cu puterea $$ \ beginP_ = I_A ^ 2R_A \ end \ tag $$
Raportul dintre puterea emisă de antenă și incidența densității de putere pe deschiderea antenei p. determină zona de renaudare (scindarea diafragmei). $$ \ beginA _ = \ frac>= \ frac \ end \ tag $ $$
Pentru o antena scurtcircuita complet potrivita cu campul incident, Aas = Aeff max. În cazul neconcordanței antenei, $$ \ begin \ alpha _ = \ frac >> \ end \ tag $$ unde αras ≤ 1.
Dacă rezistența la pierderi Rn> 0, atunci o parte din energie este eliberată în antenă sub formă de energie termică. Este posibil să introducem conceptul de zonă de pierdere $$ \ beginA _ = \ frac\ end \ tag $ $$
În Fig. 2.59 sunt grafice ale dependenței componentelor individuale ale An și ale deschiderii totale AΣ de raportul dintre rezistențele R0 / Rin.
Există o clasă de antene cu diafragmă. Astfel de antene includ antene parabolice (aici este deschiderea oglinzii), antene cu corn (diafragma - deschiderea difuzorului) etc.
Unitatea de măsură a zonei de deschidere poate fi fie un metru pătrat, fie λ 2.
Coeficientul de utilizare a suprafeței de deschidere este determinat de formula (2.148).
Pentru clasa de antene de diafragmă <1, но для некоторых типов антенн значение этой величины может и превышать 1. К последним относятся антенны поверхностной волны и большинство проволочных антенн.
Relația dintre zona efectivă de deschidere Aeff. coeficientul de acțiune direcțional D și lungimea de război λ sunt scrise în forma $$ \ beginA _ = \ frac \ end \ tag $$
În Fig. 2.60 sunt grafice ale dependenței Aeff (D. λ). Relația dintre Aeff și lățimea fasciculului în cele două planuri αE și αH poate fi stabilită folosind formula (2.128).
Antena receptoare, care absoarbe puterea câmpului electromagnetic când o undă electromagnetică cade pe ea, este un fel de ecran pentru undele radio. În Fig. 2.61 prezintă schematic distribuția câmpului din spatele antenei de recepție.
Se poate vedea din figură că, imediat după antena de recepție, intensitatea câmpului electromagnetic scade.
Pentru o jumătate de undă dipol suprafață deschidere efectivă este o elipsă (fig. 2.62) cu axa principală AE = 3λ / 4 și axa AH minor = λ / 4.
Pentru antenele undei de suprafață, de exemplu, antenele Uda - Yagi, relația dintre dimensiunile liniare ale deschiderii și lățimile efective ale modelului de antenă în cele două planuri principale și αE αH relații stabilite $$ \ beginA_E = 2 \ sqrt \ alpha_E >> \ end \ tag $$ $ $ \ beginA_H = 2 \ sqrt \ alpha_H >> \ end \ tag $
Dacă două sau mai multe antene elementare sunt poziționate unul lângă celălalt (de exemplu, una deasupra celeilalte, fig. 2.63), apoi pentru a reduce pierderile rezultate antenă câștig presupune că aria efectivă a aperturii elementelor antenei parțiale nu se suprapun. Este foarte important în acest caz să se aranjeze elementele sistemului antenei astfel încât marginile zonelor efective parțiale ale deschiderii să se atingă reciproc.
Pentru zăbrele transversale emițătoare de radiații (Fig. 2.64), dimensiunile liniare ale zonei efective a aperturii unui element se calculează prin formulele $$ \ beginA_E = \ sqrt \ alpha_E >> \ end \ tag $$ $$ \ beginA_H = \ sqrt \ alpha_H >> \ end \ tag $$
Compararea formulelor (2.156) și (2.157) indică faptul că, în acest din urmă caz dimensiunile liniare ale zonei efective deschidere de aproximativ 12% mai mică decât atunci când se utilizează aceste aceleași elemente într-o emisie a antenelor longitudinale. Să luăm în considerare câteva exemple.
Exemplul 1. La bornele antenei de recepție configurată ca un dipol jumătate de undă care primesc unde radio, cu o lungime de undă λ = 2 m și încărcat pe rezistența R0 = Rizl = 73 ohmi tensiune impusă UA = 0,1 mV. Necesare „pentru a calcula centrala de radiație situată la o distanță r = 100 km de antena de recepție, cu condiția că, ca o antenă de transmisie utilizată jumătate de undă dipol, și ambele antene sunt orientate spre fiecare alte modele maxima.
1. Forța electromotoare de la ieșirea antenei de recepție este V = 2UA = 2 · 0,1 · 10-3 = 2 · 10-4 V.
2. Zona efectivă de deschidere pentru un dipol pe jumătate de undă (vezi Tabelul 2.4) Aeff = 0.13λ2 = 0.13 · 2 2 = 0.52 m 2.
3. Densitatea de putere la locația antenei de recepție p = V 2 / 4AeffRizl = (2 x 10 -4) 2/4 · 0,52 · 73 = 2.63 x 10 -10 W / m2.
4. Puterea de transmisie a antenei de transmisie este Pis = 4πr 2 p / G = 4π (100 · 10 3) 2 · 2,63 · 10 -10 / 1,64 = 20,1 W.
Exemplul 2. Lățimile modelului fasciculului antenei Udal-Yagi care operează la o lungime de undă λ = 2 m sunt αE = 25 ° și αH = 35 °. Această antenă este încărcată cu o rezistență convenită R0 = 75 Ohm. Densitatea de putere a câmpului electromagnetic care se află pe antena, p = 2,63 · 10 -10 W / m 2. Este necesară determinarea tensiunii la bornele de ieșire ale acestei antene.
1. Folosind nomograma prezentată în Fig. 2.54, cu valorile date de αE = 25 ° și αH = 35 °, determinăm câștigul antenei G = 15, l dB.
2. Utilizând graficul prezentat în Fig. 2,60, din valorile cunoscute ale G = 15, l dB și α = 2 m, definim Aeff = 16,5 m 2.
4. Tensiunea la bornele de ieșire ale antenei este UA = V / 2 = 0,56 mV.
EXEMPLUL 3 trebuie să calculeze distanța H dintre etajele supraetajate antene Uda - Yagi, în care modelul de radiație se realizează cu o lățime de 25 αE = 0 și αH = = 35 °, iar câștigul antenei este maximă.
1. Utilizând graficul prezentat în Fig. 2,60, cu valorile date de αE și αH. determina zona efectiva de deschidere Aeff = 4,5λ 2.
3. Atunci când distanța dintre etajele antenă prici H = 2,8λ obține valoarea maximă câștig, care, după cum știm deja, se realizează cu condiția ca margine aperturii zonele efective ale ambelor elemente de antenă sunt în contact unul cu celălalt.
4. Pentru o lungime de undă λ = 2 m, distanța necesară H = 5,6 m.
Rețineți că o creștere dublă a diafragmei antenei duce la o creștere dublă a câștigului (+3 dB).
Pentru calculul radiocomunicație introduce conceptul de factor de atenuare δ: $$ \ începe \ delta = \ frac> = \ fracA _ >> \ end \ tag-ul $$ în cazul în care PA - puterea primită de antena de recepție având o suprafață Aeff deschidere mai departe eficientă; Pisl este puterea radiată de antena de transmisie având o zonă efectivă de deschidere Aeff per; r este distanța dintre antenele de transmisie și recepție, m; λ este lungimea de undă, m.Formula (2.158), se obține pe presupunerea că pierderile de antenă care nu sunt orientate una în raport cu cealaltă bine, și, de asemenea, cu condiția ca distanța între acestea $$ \ beginr \ geq \ frac \ end \ tag $$ unde d - cea mai mare dimensiune liniară antenă; λ este lungimea de undă.
În cazul în care un val radio se propagă în apropierea suprafeței pământului, poate apărea un val reflectat, pe lângă valul direct. Rezultatul interacțiunii acestor două valuri este o modificare a valorii lui δ calculată prin formula (2.158). Valoarea reală a factorului de atenuare δP variază în intervalul 0 <δр <4δ.
Să continuăm să analizăm exemplele.
Exemplul 4. Puterea de radiație a unei antene dipolice cu jumătate de undă de transmisie Pis = 20,1 Wt. Este necesar să se calculeze puterea generată într-o sarcină adaptată antena receptoare când R0 = 73 Ohmi și cu condiția ca culoarul Aeff = 16,5 m 2 Aeff = 0,13 m ave 2 și λ = 2 m.
2. Tensiunea la bornele de ieșire ale antenei este $ U = \ sqrt> = \ sqrt> \ cdot> = 0.53 \ cdot> În $ $$.Atragem atenția cititorului asupra faptului că uneori puterea este exprimată în decibeli, în timp ce nivelul de 0 dB corespunde unei puteri de 1 W.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: