На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


Реферат Антенны в современной радиоэлектронике. Электрические параметры антенн. Общие сведения и принцип действия зеркальной антенны. Геометрические характеристики параболоидного зеркала. Методика моделирования ближнего поля. Конструирование зеркальных систем.

Информация:

Тип работы: Реферат. Предмет: Схемотехника. Добавлен: 28.01.2009. Сдан: 2009. Уникальность по antiplagiat.ru: --.

Описание (план):


42

РЕФЕРАТ

Основные антенны

1.1. Антенны в современной радиоэлектронике

Расширение круга задач, решаемых современной радиоэлектроникой, а также их усложнение стимулировало в последние десятилетия интенсивное развитие теории и техники антенн. Основные области использования радиоэлектроники -- связь, телевидение, радиолокация, радиоуправление, радиоастрономия, а также системы определения государственной принадлежности, инструментальной посадки, радиоэлектронного противодействия, телеметрия и другие невозможны без применения антенн с различными характеристиками. В процессе развития антенн они усложнялись, появлялись принципиально новые их классы, расширялись выполняемые функции, и антенны зачастую превращались из простых взаимных устройств в сложные динамические системы, содержащие в большинстве случаев сотни, тысячи различных элементов.
Конструктивно антенны в процессе развития также существенно видоизменялись. Наряду с проволочными вибраторными антеннами, созданными на первых этапах развития, широко распространены антенны апертурные, бегущей волны, фазированные антенные решетки (ФАР), активные ФАР (АФАР), антенны с обработкой сигнала и др. Разработаны щелевые, импедансные, диэлектрические, ферритовые, печатные и другие типы конструктивного исполнения антенн.
Кроме излучения и приема электромагнитных волн для передачи информации на расстояние антенная система стала выполнять дополнительные функции: определение угловых координат источников излучения (с возможно большей точностью и разрешающей способностью); усиление сигналов, пространственную, временную, пространственно-временную обработку принятых сигналов, адаптацию, самонастройку для обеспечения помехозащищенности и электромагнитной совместимости. В ряде случаев антенна должна решать задачи получения внекоординатной информации об отражающем объекте, распознавания образа или осуществления радиовидения путем поляризационной обработки и голографических методов преобразования приходящих электромагнитных полей радиодиапазона. В некоторых антенных задачах возникает необходимость получения пространственно-временной фильтрации «полей источников, расположенных в зоне Френеля. Прорабатывается ряд новых областей использования антенной техники. Например, для решения энергетических проблем предлагаются антенные СВЧ системы передачи мощности на сверхдальние расстояния и орбитальные солнечные станции с активными антенными решетками для. канализации энергии на землю. Огромную роль играет антенная техника в решении проблем космического оружия [1].
Таким образом, наряду с антеннами, представляющими простые взаимные устройства, применяются активные электрически управляемые антенные системы с присущими им характеристиками управления, динамического диапазона, нелинейностью, быстродействием, гиротропией и т. д. Расчет и проектирование таких современных антенн базируется не только на прикладной электродинамике, но и на теории радиотехнических систем и сигналов, электронных цепей, технической кибернетики и т. д. Реализуемость требуемых антенных характеристик во многом определяется существующей технологической и элементной базой, материалами, активными приборами, фазовращателями, микропроцессорной техникой и ЦВМ.
1.2. Электрические параметры антенн

Способность антенны излучать энергию в свободном направлении называется направленностью антенны.
По данному свойству антенны можно разделить на классы:
1) Ненаправленные (изотропные) антенны излучают энергию по всем направлениям одинаково.
2) Направленные антенны или слабонаправленные антенны излучают энергию преимущественно в одном или нескольких заданных направлениях.
3) Остронаправленные излучают энергию в одном направлении.
4) Сверхнаправленные излучают энергию не только в одном направлении, но и в пределах очень небольшого телесного угла.
5) Антенны, формирующие излучение специальной формы.
Диаграмма направленности (Д.Н.) антенны - это зависимость излучаемой мощности в пространство как функции угловых координат.
Данная зависимость может выражаться аналитически (формулой), таблично, графически. Такие Д.Н. являются пространственными. Их недостаток - плохое зрительное восприятие.
Если воспользоваться принципом независимости, то можно изобразить Д.Н. антенны в двух основных ортогональных плоскостях. Для определённости принято пользоваться ориентацией электромагнитного поля, то есть плоскостями, в которых расположены векторы электрического и магнитного полей, излучаемого поля. Напоминание: из курса теории электромагнитного поля известно, что векторы и также ортогональны.
От главного направления, где мощность максимальна, как правило, если не оговаривается иное, ведётся отсчёт угловых координат.
Для того чтобы Д.Н. не зависела от излучаемой мощности, их нормируют, т.е. все значения мощности делят на величину мощности, излучаемой в главном направлении. Для выявления особенностей Д.Н. нормированные значения логарифмируют. Шириной Д.Н. в данной плоскости называется угол, в пределах которого мощность излучения не менее чем в 2 раза больше мощности, излучаемой в других направлениях.
Рисунок 1. Типы ДН антенн
На рисунке 1:
Ш
кривая 1 соответствует п. 1.1
Ш кривая 2 соответствует п. 1.2
Ш кривая 3 соответствует п. 1.3
Ш кривая 4 соответствует п. 1.4
Ш кривая 5 соответствует п. 1.5
1, 2, 3 - называются боковыми лепестками и имеют соответствующую нумерацию: первый боковой лепесток, второй боковой лепесток, третий второй боковой лепесток и т. д. боковые лепестки.
Каждый из боковых лепестков характеризуется уровнем и обозначается следующим образом: например УБЛ = - 30 дБ.
Ширина Д.Н. определяется как величина угла пересечения пунктирной линии на рис. 1. на уровне 0,5 или - 3 дБ и Д. Н.
Немалое значение играет и коэффициент направленного действия антенны. Это отношение квадрата направленности поля, создаваемого антенной в данном направлении к среднему (по всем направлениям) квадрату напряжённости поля.
(1)
Согласно данному определению, по своим направленным происходит сравнение данной антенны с изотропным излучателем. Иначе говоря, КНД показывает, сколько необходимо взять изотропных излучателей, чтобы создать такую же мощность в заданном направлении, как конкретная антенна. Очевидно, что характеризовать антенну величиной КНД имеет смысл только в главном направлении.
Введённое понятие КНД антенны и формула (1) позволяют с помощью Д. Н. антенны рассчитать величину КНД.
Если задана Е аналитически, то и Еср можно также вычислить аналитически, а тогда и КНД будет выражаться аналитически. Данный метод был разработан в 50 - е годы прошлого века и, в силу большого объёма вычислений применялся далеко не для всех типов антенн и вычисления проводились с большой погрешностью.
Для этого используется экспериментально снятая (чаще всего) Д. Н. данной антенны.
Рисунок 2. ДН антенны.
Последовательность расчёта заключается в следующем:
1. Масштабы по осям и выбираются одинаковыми.
2. Строится Д. Н. - кривая 1 в нормированных значениях.
3. Рассчитывается площадь фигуры, ограниченной кривой 1. Площадь которой равна S.
4. По величине данной площади S считается величина
5. Используя (2), рассчитывается КНД в главном направлении.
6. Если полученная величина КНД достаточно велика (сотни, тысячи и т.д.), то её выражают в децибелах (дБ).
Очевидно, что соотношение (1) является точным с точки зрения математики, но не полностью характеризует направленные свойства антенны, так как не учитывает коэффициент полезного действия (КПД или ) антенны.
В реальной антенне происходят потери в подводном тракте, полотне антенны, рассеяния энергии. Все потери можно отнести к одному порядку и обозначит через . КПД антенны зависит от многих факторов и, в первую очередь, от конструкции и выбранных материалов. КПД может лежать в пределах от 15% до 95%. Эту величину необходимо учитывать.
Направленные свойства антенны в главном направлении с учётом КПД называются коэффициентом усиления (G).
С учётом потерь:
(2)
Если Д. Н. снимается экспериментально, и по ней рассчитывается D, то он уже автоматически учитывает . Отсюда следует, что G и D совпадают, это позволяет при настройке антенны в заводских условиях и при её диагностике в процессе эксплуатации сразу определять величину коэффициента усиления. Этот параметр является чрезвычайно важным для определения дальности действия РЛС, так как дальность действия, помимо прочих параметров пропорциональна . Поэтому повышению величины коэффициента усиления и постоянного её контроля (встроенный контроль и адаптация) уделяется при разработках антенного поста основное внимание.
В антенной технике помимо принципа двойственности используется принцип независимости. Сущность его заключается в том, что формировать Д. Н. антенны в двух взаимно перпендикулярных плоскостях возможно совершенно независимо. Исходя из данного принципа, можно рассчитывать и снимать Д. Н. в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, то есть в плоскостях Е и Н.
В морской радиолокации принято характеризовать направленные свойства антенны (Д.Н.) в азимутальной плоскости (горизонтальной) и угломестной плоскости (вертикальной). В соответствии с этим, рассчитываются две величины: DE и DH (К.Н.Д. в плоскостях Е и Н) и тогда результирующая величина D будет определяться соотношением (3):
(3)
По мере развития радиолокации требования к рабочему диапазону частот постоянно изменяются. Диапазон частот расширяется. Даже антенны РЛС в настоящее время работают в диапазоне от 8 - 10 ГГц до 70 - 80 ГГц. В этом случае перекрытие по диапазону доходит до 10. Использование сверхкоротких РЛ импульсов (нсек) относится к сверхширокополосной радиолокации. В пассивной радиолокации стали использовать непрерывный диапазон принимаемых излучений от 300 МГц до 10 - 12 ГГц, что соответствует перекрытию диапазона частот до 40.
Перечисленные тенденции приводят к повышению полосы рабочих частот антенного устройства с сохранением направленных свойств. Эти два требования являются достаточно противоречивыми, поэтому в настоящее время, разрабатываются антенные системы, а не отдельные излучатели.
Наряду с расширением диапазона частот всё ещё применяются и антенны, работающие в диапазоне (7 - 10)% от средней частоты.
Типичные зависимости амплитудно-частотных характеристик приведены на рисунке 3.
Рисунок 3. АЧХ антенны.
На рисунке 3:
1.
- узкополосные антенны
2. - широкополосные антенны
3. - сверхширокополосные антенны (частотно - независимые) антенны.
Кривая 1 является типичной для резонансных явлений, поэтому этот класс антенн использует явление резонансного излучателя. К ним относятся проволочные, вибраторные антенны.
Кривая 2 является также похожей на резонанс, но с низкой добротностью. К данным антеннам относятся рупорные, параболические и т.д.
Кривая 3 является апериодической, т.е. не зависит от частоты. К данным антеннам относятся логопериодические, антенна Вивальди и т.д.
Глава 2. Зеркальная антенна

2.1. Общие сведения и принцип действия зеркальной антенны

Зеркальными антеннами называют антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального рефлектора (зеркала). Источником электромагнитной волны обычно служит какая-нибудь небольшая элементарная антенна, называемая в этом случае облучателем зеркала или просто облучателем. Зеркало и облучатель являются основными элементами зеркальной антенны.
Зеркало обычно изготовляется из алюминиевых сплавов. Иногда для уменьшения парусности зеркало делается не сплошным, а решетчатым. Поверхности зеркала придается форма, обеспечивающая формирование нужной диаграммы направленности. Наиболее распространенными являются зеркала в виде параболоида вращения, усеченного параболоида, параболического цилиндра или цилиндра специального профиля. Облучатель помещается в фокусе параболоида или вдоль фокальной линии цилиндрического зеркала. Соответственно для параболоида облучатель должен быть точечным, для цилиндра - линейным. Наряду с однозеркальными антеннами применяются и двухзеркальные[7].
Принцип действия зеркальной антенны.
Электромагнитная волна, излученная облучателем, достигнув проводящей поверхности зеркала, возбуждает на ней токи, которые создают вторичное поле, обычно называемое полем отраженной волны. Для того чтобы на зеркало попадала основная часть излученной электромагнитной энергии, облучатель должен излучать только в одну полусферу в направлении зеркала и не излучать в другую полусферу. Такие излучатели называют однонаправленными.
В раскрыве антенны отраженная волна обычно имеет плоский фронт для получения острой диаграммы направленности либо фронт, обеспечивающий получение диаграммы специальной формы. На больших (по сравнению с длиной волны и диаметром зеркала) расстояниях от антенны эта волна в соответствии с законами излучения становится сферической. Комплексная амплитуда напряженности электрического поля этой волны описывается выражением
,
где - нормированная диаграмма направленности, сформированная зеркалом.
Принцип действия простейшей зеркальной антенны приведен на рисунке 4:
Рисунок 4. Принцип действия зеркальной антенны. 1 - зеркало, 2 - облучатель, 3 - сферический фронт волны облучателя, 4 - плоский фронт волны облучателя, 5 - диаграмма направленности облучателя, 6 - диаграмма направленности зеркала.
Точечный облучатель (например, маленький рупор), расположенный в фокусе параболоида, создает у поверхности зеркала сферическую волну. Зеркало преобразует ее в плоскую, т.е. расходящийся пучок лучей преобразуется в параллельный, чем и достигается формирование острой диаграммы направленности.
Геометрические характеристики параболоидного зеркала.
Нормаль к поверхности параболоида в любой точке лежит в плоскости, содержащий ось Z, и составляет угол с прямой, соединяющей эту точку с фокусом.
Рисунок 5. Геометрические характеристики параболоидного зеркала.
Любое сечение параболоида плоскостью, содержащее ось Z, является параболой с фокусом в точке F. Кривая, получающаяся при сечения параболоида плоскостью, параллельной оси Z, является также и параболой с тем же фокусным расстоянием f.
Из первого свойства следует, что если поместить точечный источник электромагнитных волн в фокусе параболоида, то все лучи после отражение
будут параллельны оси Z.
Это означает, что отраженная волна будет плоской с фронтом, перпендикулярным оси Z параболоида.
Из второго свойства следует, что для анализа вопросов отражения волн от поверхности зеркала и наведения на нем токов можно ограничиться рассмотрением любого сечения зеркала плоскостью, проходящей через ось Z или параллельно ей. Кроме того, из второго свойства вытекает, что для контроля точности изготовления параболического зеркала достаточно иметь только один шаблон[6].
При анализе параболических зеркал удобно одновременно использовать различные системы координат, переходя в процессе анализа от одной к другой, более удобной для последующих расчетов. Такими системами координат являются:
Прямоугольная с началом в вершине параболоида и осью Z, совпадающей с осью его вращения. Уравнение поверхности зеркала в этой системе координат имеет вид
.
Цилиндрическая система . Здесь и - полярные координаты, отсчитываемые в плоскости Z=const. Угол отсчитывается от плоскости XOZ. Уравнение параболоида в этих координатах будет
.
Цилиндрическую систему координат удобно использовать при определении координат точек истока (т.е. точек источников поля).
Сферическая система координат с началом в фокусе F и полярной осью, совпадающей с осью Z. Здесь - полярный угол, отсчитываемый от отрицательного направления оси - азимут, тот же, что в цилиндрической системе. Уравнение поверхности зеркала в этой системе координат нами уже было получено: . Эта система координат удобна для описания диаграммы направленности облучателя.
Сферическая система координат с началом в фокусе параболоида. Здесь - полярный угол, отсчитываемый от положительного направления оси Z; - азимут, отсчитываемый от плоскости XOZ. Эта система координат удобна для определения координат точки наблюдения и будет использована при расчете поля излучения.
Поверхность, ограниченная кромкой параболоида и плоскостью , называется раскрывом зеркала. Радиус этой поверхности называется радиусом раскрыва. Угол , под которым видно зеркало из фокуса, называется углом раскрыва зеркала.
Форму зеркала удобно характеризовать либо отношением радиуса раскрыва к двойному расстоянию (параметру параболоида) либо величиной половины раскрыва . Зеркало называют мелким, или длиннофокусным, если , глубоким, или короткофокусным, если
.
Легко найти связь между отношением и углом .
Из рис.1 следует, что
;
откуда
.
У длиннофокусного параболоида , у короткофокусного . При (фокус лежит в плоскости раскрыва зеркала) .
2.2. Апертурный метод расчет поля излучения

В апертурном поле излучения зеркальной антенны находится по известному полю в ее раскрыве. В этом методе, в качестве излучающей рассматривается плоская поверхность раскрыва параболоида с синфазным полем и известным законом распределения его амплитуды.
Амплитудный метод в том виде, в котором он используется на практике, является менее точным, чем метод расчета через плотность тока. Это объясняется тем, что в этом случае поле в раскрыве зеркала находится по законам геометрической оптики. Следовательно, не учитывается векторный характер поля и, как результат этого, не учитывается составляющие с паразитной поляризацией. Однако в пределах главного лепестка и первых боковых лепестков, т.е. в наиболее важной для нас области диаграммы направленности, оба метода практически дают одинаковые результаты. Поэтому на практике наибольшее распространение получил апертурный метод расчета как более простой.
Задача нахождения поля излучения зеркальной антенны при апертурном методе расчета, как и в общей теории антенн разбивается на две:
Вначале находится поле в раскрыве антенны (внутренняя задача).
По известному полю в раскрыве определяется поле излучения (внешняя задача).
А). Определение поля в раскрыве параболоидного зеркала.
Поле в раскрыве определяется методом геометрической оптики. Всегда выполняется условие , следовательно, зеркало в дальней зоне и падающую от облучателя волну на участке от фокуса до поверхности зеркала можно считать сферической[3].
В сферической волне амплитуда поля изменяется обратно пропорционально . После отражения от поверхности зеркала волна становится плоской и амплитуда ее до раскрыва зеркала с расстоянием не изменяется. Таким образом, если нам известна нормированная диаграмма направленности облучателя , поле в раскрыве зеркала легко находится.
Для удобства расчетов введем нормированную координату точки в раскрыве зеркала
;
Подставим значение и
в выражение для , после элементарных преобразований получаем
.
Очевидно, что и меняется в пределах .
Нормированное значение амплитуды поля в раскрыве определится выражением .
Подставим в последнюю формулу значение , получим окончательно .
Полученная формула является расчетной. Из нее видно, что амплитуда поля в раскрыве зеркала зависит только от радиальной координаты . Такая осевая симметрия в распределении поля явилась следствием допущения, что диаграмма направленности облучателя является функцией только полярного угла и не зависит от азимутального угла , хотя эта зависимость обычно выражена слабо. Вследствие этого в большинстве случаев можно ограничиться расчетом распределения поля в раскрыве только вдоль двух главных взаимно перпендикулярных направлений: параллельного оси X и оси Y. Система координат X,Y,Z ориентируется так, чтобы эти направления лежали в плоскости вектора (плоскость XOZ) и вектора (плоскость YOZ). Для этих плоскостей затем и рассчитывается поле излучения и диаграмма направленности антенны. Расчет ведется в предположении, что поле в раскрыве зависит только от радиальной координаты , а диаграмма направленности облучателя при расчете в плоскости вектора есть , а при расчете в плоскости вектора есть .
Таким образом, распределение поля в плоскости вектора будет несколько отличаться от распределения в плоскости , что противоречит принятой зависимости распределения поля только от радиальной координаты. Однако вследствие небольшого различия между функциями и принятые допущения не приводят к существенным погрешностям в расчетах и в тоже время позволяют учесть различия в диаграмме направленности облучателя в плоскостях и .
Из рис 7. видно, что наиболее интенсивно облучается центр зеркала, а поле к его краям по амплитуде падает вследствие уменьшения значения и увеличения с увеличением . Типичное распределение нормированной
амплитуды поля в раскрыве параболоидного зеркала показано на рис 7.:
Для упрощения последующих расчетов найденное значение целесообразно аппроксимировать интерполяционным полиномом
.
Этот полином хорошо аппроксимирует фактическое распределение поля в раскрыве параболоида и для нахождения поля излучения при такой аппроксимации не потребуется громоздких вычислений. Излучение круглой площадки с распределением поля на ее поверхности, определяемым, уже было рассмотрено выше[2].
Узлами интерполяции, т.е. точками, где полином совпадает с ранее найденной функцией , будем считать точки раскрыва зеркала, соответствующие значениям : Тогда коэффициенты полинома определяется из системы уравнений:
На этом решение задачи определения поля в раскрыве параболоида можно считать законченным.
При инженерных расчетах для упрощения вычислений обычно можно ограничиться тремя членами полинома, т.е. положить m=2. Тогда
В этом случае в качестве узлов интерполяции берут точки в центре раскрыва зеркала , на краю зеркала и приблизительно в середине между этими крайними точками . Коэффициенты этого полинома определяются системой уравнений:
Относительная погрешность, определяющая отклонение полинома от заданной функции , может быть вычислена по формуле
.
Расчеты показывают, что во многих случаях уже при трех членах полинома относительная погрешность не превышает 1-2. Если требуется большая точность, следует брать большее число членов полинома.
Б). Определение поля излучения параболоидного зеркала.
Раскрыв зеркала представляет собой плоскую круглую площадку. Поле на площадке имеет линейную поляризацию. Фаза поля в пределах площадки неизменна, а распределение амплитуды описывается полиномом .
Как было показано выше, каждый n-й компонент поля в раскрыве, представляемого полиномом, создает в дальней зоне напряженность электрического поля , где , S - площадь раскрыва, E0 - амплитуда напряженности электрического поля в центре площадки, , - ламбда-функция (n+1)-го порядка.
Полное поле в дальней зоне будет равно сумме полей, создаваемых каждым компонентом .
Выражение, определяемое суммой в последней формуле, представляет собой ненормированную диаграмму направленности антенны:
Для получения нормированной диаграммы направленности найдем максимальное значение . Максимум излучения синфазной площадки имеет место в направленности, перпендикулярном этой площадке, т.е. при . Этому значению соответствует значение . Заметим, что при любых n. Следовательно, .
Тогда
Эта формула описывает нормированную диаграмму направленности параболоидной зеркальной антенны и является расчетной. Постоянные коэффициенты зависят от распределения поля в раскрыве зеркала. Их значения определяются системой уравнений
Если ограничится тремя членами полинома, т.е. положить m=2, нормированная диаграмма направленности параболоидного зеркала опишется выражением .
Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления.
Коэффициент направленного действия параболической антенны удобно определить через эффективную поверхность , где - геометрическая площадь раскрыва, - коэффициент использования поверхности раскрыва.
Коэффициент использования площади раскрыва зеркала полностью определяется характером распределения поля в раскрыве. Как известно, для любых площадок, возбуждаемых синфазно, его величина определяется формулой .
В случае параболоидного зеркала имеем
Тогда, подставив значения, получим
.
Для приближенного расчета можно пренебречь зависимостью распределения поля от и считать, как мы это делаем в апертурном методе расчета, что амплитуда поля в раскрыве является функцией только координаты : . В этом случае формула упрощается и принимает вид
.
Данная формула в большинстве случаев дает вполне удовлетворительную точность и может быть принята за расчетную.
В качестве примера рассчитываем для двух случаев:
Амплитуда поля в раскрыве неизменна ;
Амплитуда поля изменяется по закону , т.е. на краях зеркала поле равно нулю.
Расчет по формуле дает для первого случая и для второго .
В реальных антеннах величина зависит от типа облучателя и формы (т.е. глубины) зеркала.
На рисунке показана зависимость коэффициента использования поверхности раскрыва от угла раскрыва для случая, когда облучателем является диполь с дисковым рефлектором. Распределение поля в раскрыве зеркала, облучаемого таким облучателем, является типичным для многих практических случаев.
Из приведенного рисунка видно, что коэффициента достигает единицы, когда Это объясняется тем, что поле в раскрыве очень мелких зеркал близко к равномерному. С увеличение глубины зеркала коэффициент довольно быстро падает.
Коэффициент направленного действия, определяемый как
,
не учитывает потерь энергии на рассеивание, т.е. потерь энергии, проходящей от облучателя мимо зеркала.
Поэтому КНД параболических зеркал в отличие от рупорных антенн не является параметром, достаточно полно характеризующим выигрыш, получаемый от применения направленной антенны. Для более полной характеристики следует использовать такой параметр, как коэффициент усиления антенны
,
где - коэффициент полезного действия.
Тепловым потерям электромагнитной энергии на поверхности зеркала можно пренебречь. Тогда под К.П.Д. параболической антенны следует понимать отношение мощности, падающей на поверхность зеркала , к полной мощности излучения облучателя :
Для определения этого отношения окружим облучатель сферой радиусом .Элемент поверхности сферы равен . Полная мощность излучения облучателя определяется выражением
,
где - амплитуда напряженности поля в направлении максимального излучения облучателя; - нормированная диаграмма направленности облучателя.
Соответственно мощность излучения, попадающего на зеркала будет
.
Таким образом, коэффициент полезного действия параболической антенны равен . Из этого выражения видно, что К.П.Д. целиком определяется диаграммой направленности облучателя и величиной .
Очевидно, чем больше угол , т.е. чем глубже зеркало, тем большая часть излученной энергии попадает на зеркало и, следовательно, тем больше К.П.Д.. Таким образом, характер изменения функции противоположен характеру изменения функции .
Вычислим К.П.Д. для случая, когда облучателем является диполь с дисковым рефлектором. Диаграмма такого облучателя может быть выражена следующим образом
.
Для дальнейших вычислений необходимо выразить угол через углы и . Для этого рассмотрим рисунок, на котором плоскость параллельна плоскости раскрыва и проходит через точку на его поверхности, а ось совпадает с осью диполя и параллельна оси . Из рисунка видно, что


Перейти к полному тексту работы



Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.