Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Электротехника -> Рутледж Д. -> "Энциклопедия практической электроники" -> 140

Энциклопедия практической электроники - Рутледж Д.

Рутледж Д. Энциклопедия практической электроники — M.: ДМК Пресс, 2002. — 528 c.
ISBN 5-94074-096-0
Скачать (прямая ссылка): enciklopediya2002.djvu
Предыдущая << 1 .. 134 135 136 137 138 139 < 140 > 141 142 143 144 145 146 .. 193 >> Следующая

Знак кругового интеграла указывает, что интеграл берется по всем углам. Так как поверхность с известной протяженностью г определяется как г2 при проецировании на единичную сферу, то выражение r2S можно считать удельной мощностью на единичный телесный угол. Запищем это как:
Sn(0,(]>) = r2S(0, ф) (15.21)
где SQ - удельная мощность передатчика на стерадиан. Получаем, что:
4тг.
JG(O^dQ = — O)Sn (Є, ф)(Ю (15.22)
Интеграл S0 по всем углам будет равен просто P1. Отсюда выведем формулу: JGuCl = 4п (15.23)
Для антенны без потерь круговой интеграл КНД по всем углам равен An.
15.5. Приемные антенны
Приемная антенна характеризуется эффективной длиной и эффективной площадью. Эффективная длина определяется на основе эквивалентной схемы с источником напряжения приемной антенны (рис. 15.1 в). Выразим эффективную длину h через напряжение эквивалентного источника U0:
U0 = hE (15.24)
где h - эффективная длина, a E - напряженность электрического поля. Эффективная длина удобна при анализе коротких проволочных антенн, так как ее максимальное значение приблизительно равно половине физической длины. Рассмотрим, например, эффективную длину пары проводов с совокупной длиной 1 (рис. 15.4а).
Такая антенна называется симметричным вибратором. Предположим, что действующая длина намного меньше длины волны. Пусть 0 - угол от оси диполя. Напряжение на клеммах - это разница потенциалов между двумя вибраторами. Оно может быть обусловлено симметрией, если на потенциал одного провода не
348] 15. АНТЕННЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Vo
Vo= -у-sin0
а) б)
Рис. 15.4. Вычисление эффективной длины короткого диполя (а). Эквивалентная схема с источником напряжения (б)
влияет присутствие другого. Напряжение на каждом проводе определяется потенциалом средней точки, так что U0 записывается в следующем виде:
Uo=^Esin0 (15.25)
Важно, что антенна реагирует только на ту составляющую электрического поля, которая направлена вдоль провода. Перпендикулярная составляющая не оказывает никакого воздействия на напряжение. Это верно в общих чертах, когда антенна с одной парой выходных клемм реагирует только на волну, поляризованную в одном направлении. В наших расчетах предположим, что ориентация антенны совпадает с поляризацией падающих волн. Эффективную длину запишем как:
h = ^sin0 (15.26)
На рис. 15.46 показана эквивалентная схема с источником напряжения. Кроме сопротивления излучения R существует также и межпроводная емкость С. Рассмотрим их позже.
Эффективная площадь А выражается через мощность Рг, снимаемую с выводов антенны. Индекс «г» обозначает приемник (receiver). Запишем:
А(6,Ф) = ^~ (15.27)
Б(0,ф)
где S - удельная мощность. Эффективная площадь часто используется в качестве характеристики больших зеркальных антенн, так как максимальная эффективная площадь равна примерно половине физической площади. К тому же эффективная площадь связана с коэффициентом направленного действия простым соотношением:
А(0,ф) = ~О(Є,ф) (15.28)
47t
15.6. ФОРМУЛА ФРИИСА 1349
где А, - длина волны. Эта формула показывает, что передающая и приемная антенны имеют одинаковую угловую диаграмму направленности. Следовательно, одну и ту же антенну можно использовать в системах связи и для приема, и для передачи, а диаграмму направленности антенны измерять либо при приеме, либо при передаче.
Определим связь эффективной площади с эффективной длиной, используя эквивалентную схему с источником напряжения. Полная мощность равна:
P = И_ = И_ (15.29)
r 8R 8R
где R - сопротивление антенны. В случае плоской волны можно подставить выражение для E из уравнения 15.13, чтобы получить следующее уравнение:
р = 1ЬГ Ч, (15.30)
4R
Теперь, если сравнить полученное выражение с определением эффективной площади (уравнение 15.27), получим:
(15.31)
15.6. Формула Фрииса
Для расчета уровня сигнала в системах связи можно использовать коэффициент направленного действия и эффективную площадь. Рассмотрим две антенны, разнесенные на расстояние г (рис. 15.5).
Pt / Рг
о-__1___ 1-о
Рис 15.5. Иллюстрация к выводу формулы передачи Фрииса для вычисления уровня сигнала, передаваемого между двумя антеннами
Передающая антенна имеет коэффициент направленного действия G и передающую мощность Pt, а приемная антенна - действующую площадь А и полную входную мощность Рг.
Запишем удельную мощность в дальней зоне как:
(15.32)
|350] 15. АНТЕННЫ И РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН
Мощность на входе приемной антейны Рг определяется выражением:
(15.33)
Эта формула получена Гаральдом Фриисом (Harald Friis) из Bell Laboratories. В большинстве систем связи возникают дополнительные потери из-за отражения от земли, а также поглощения и преломления сигнала в атмосфере.
Сигналы в ВЧ диапазоне от 3 до 30 МГц могут распространяться на большие расстояния, так как отражаются от ионосферы. Воспользуемся формулой Фрииса применительно к радиостанции NorCal 40А. Коэффициент направленного действия антенны изменяется в широких пределах, но на частоте 7 МГц его величина составляет G = 1 и А = 150 м2. Для расстояния 2000 км и мощности передатчика 2 Вт получим:
Предыдущая << 1 .. 134 135 136 137 138 139 < 140 > 141 142 143 144 145 146 .. 193 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed