Коефіцієнт направленої дії і коефіцієнт посилення. - Будова та можливості дзеркальних антен

Коефіцієнт направленої дії параболічної антени зручно визначити через ефективну поверхню

,

Де - геометрична площа розкриву, - коефіцієнт використання поверхні розкриву.

Коефіцієнт використання площі розкриву дзеркала повністю визначається характером розподілу поля в розкриві. Як відомо, для будь-яких майданчиків, порушуваний синфазний, його величина визначається формулою

.

У разі параболоїдного дзеркала маємо

Тоді, підставивши значення, отримаємо

.

Для наближеного розрахунку можна нехтувати залежністю розподілу поля від і вважати, як ми це робимо в апертурному методі розрахунку, що амплітуда поля в розкриві є функцією тільки координати : . В цьому випадку формула спрощується і набирає вигляду

.

Дана формула в більшості випадків дає цілком задовільну точність і може бути прийнята за розрахункову.

Як приклад розраховуємо для двох випадків:

Амплітуда поля в розкриві незмінна ;

Амплітуда поля змінюється згідно із законом, тобто на краях дзеркала поле дорівнює нулю.

Розрахунок по формулі дає для першого випадку і для другого.

У реальних антенах величина залежить від типу опромінювача і форми (тобто глибини) дзеркала.

На малюнку показана залежність коефіцієнта використання поверхні розкриву від кута розкриву для випадку, коли опромінювачем є диполь з дисковим рефлектором. Розподіл поля в розкриві дзеркала, що опромінюється таким опромінювачем, є типовим для багатьох практичних випадків.

З приведеного малюнка видно, що коефіцієнта досягає одиниці, коли Це пояснюється тим, що поле в розкриві дуже дрібних дзеркал близько до рівномірного. Із збільшення глибини дзеркала коефіцієнт досить швидко падає.

Коефіцієнт направленої дії, визначуваний як

,

Не враховує втрат енергії на розсіювання, тобто втрат енергії, що проходить від опромінювача мимо дзеркала.

Тому КНД параболічних дзеркал на відміну від рупорних антен не є параметром, що достатньо повно характеризує виграш, що отримується від застосування направленої антени. Для повнішої характеристики слід використовувати такий параметр, як коефіцієнт посилення антени

,

Де - коефіцієнт корисної дії.

Тепловим втратам електромагнітної енергії на поверхні дзеркала можна нехтувати. Тоді під К. К.Д. параболічної антени слід розуміти відношення потужності, падаючої на поверхню дзеркала, до повної потужності випромінювання опромінювача :

Для визначення цього відношення оточимо опромінювач сферою радіусом. Елемент поверхні сфери рівний. Повна потужність випромінювання опромінювача визначається виразом

,

Де - амплітуда напруженості поля у напрямі максимального випромінювання опромінювача; - нормована діаграма спрямованості опромінювача.

Відповідно потужність випромінювання, що потрапляє на дзеркала буде

.

Таким чином, коефіцієнт корисної дії параболічної антени рівний. З цього виразу видно, що К. К.Д. цілком визначається діаграмою спрямованості опромінювача і величиною.

Очевидно, чим більше кут, тобто чим глибше дзеркало, тим велика частина енергії, що випромінює, потрапляє на дзеркало і, отже, тим більше К. К.Д.. Таким чином, характер зміни функції протилежний характеру зміни функції.

Обчислимо К. К.Д. для випадку, коли опромінювачем є диполь з дисковим рефлектором. Діаграма такого опромінювача може бути виражена таким чином

.

Для подальших обчислень необхідно виразити кут через кути і. Для цього розглянемо малюнок, на якому площина паралельна площині розкриву і проходить через крапку на його поверхні, а вісь співпадає з віссю диполя і паралельна осі. З рисунка 4 видно, що

.

Звідси.

Таким чином

.

У останній формулі інтеграція по проводиться від 0 до, оскільки ми вважаємо, що опромінювач випромінює тільки в передню півсферу.

Інтеграція в цьому випадку спроститься, а результат зміниться трохи, якщо покласти.

В цьому випадку інтеграл легко береться і ККД виявляється рівним

.

Отримана формула дає просту залежність ККД параболічної антени від кута розкриву дзеркала для випадку, коли опромінювач є електричним диполем з дисковим рефлектором. Внаслідок цього остання формула може бути використана для орієнтовної оцінки ККД параболічних антен в багатьох практичних випадках.

Коефіцієнт посилення дзеркальної антени згідно пропорційний твору. Унаслідок різного характеру залежності співмножників від цей твір повинен мати максимум.

В деяких випадках під терміном коефіцієнт використання поверхні (КІП) розуміється величина, а твір. У реальних параболічних антенах значення має величину.

Похожие статьи




Коефіцієнт направленої дії і коефіцієнт посилення. - Будова та можливості дзеркальних антен

Предыдущая | Следующая