ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ

СВЕДЕНИЯ ИЗ ТЕОРИИ

Распределение электромагнитного поля в дальней зоне, создаваемое любой антенной, полностью определяется векторной функцией [pic], зависящей только от сферических угловых координат ([pic],[pic]) точки наблюдения

[pic], (1) где [pic] и [pic] - орты сферической системы координат.

Дальняя зона определяется обычно условиями: для остронаправленных антенн [pic];

(2) для слабонаправленных антенн при [pic] [pic],

(3) при [pic] [pic],

(4) где L - наибольший размер антенны.

Под пространственной диаграммой направленности (ДН) антенны по полю понимают графическое изображение изменения модуля функции [pic] и [pic] в зависимости от угловых координат[pic] и[pic] (рис.1).

На практике обычно итерессуются не пространственной ДН, а ее сечениями в плоскостях [pic]и [pic] (рис.2)

[pic]

[pic],

(5)

[pic].

(6)

Чаще всего ДН изображается в полярной и прямоугольной системе координат
(рис.2, а и б соответственно).

[pic]

Диаграмма направленности, у которой максимальное значение равняется единице, называется нормированной ДН (рис.3) и обозначается как
F([pic],[pic]):

[pic]

[pic].

(7)

Направленное действие антенны часто оценивается шириной ДН или углом раскрыва главного лепестка диаграммы направленности. Под шириной ДН по половинной мощности[pic] подразумевают угол между направлениями, вдоль которых напряженность поля уменьшается в [pic] раз, по сравнению с напряженностью поля в направлении максимума излучения (см. рис.3), а поток мощности уменьшается вдвое. Под шириной ДН по нулям [pic] подразумевается угол между направлениями, вдоль которых напряженность поля равна 0.

Направленные свойства различных антенн удобно оценивать коэффициентом направленного действия (КНД)

[pic] при [pic]
(8) в точке приема. Наиболее распространены три метода измерения КНД антенны: графоаналитический, метод зеркального изображения и метод сравнения. В данной работе используется графоаналитический метод.

Для антенн, имеющих остронаправленные характеристики, мало отличающиеся друг от друга в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, выражение для расчета КНД можно приближенно записать следующим образом: