More Related Content
What's hot (12)
Similar to 14.1. курс лекций афу (16)
More from GKarina707 (20)
14.1. курс лекций афу
- 1. 14. Антенны систем подвижной радиосвязи. 14.1. Принцип взаимности и приемные антенны. Непосредственное теоретическое исследование свойств приемных антенн в большинстве случаев представляет собой более сложную задачу, чем исследование работы передающих антенн. Это легко понять на примере простейшей проволочной антенны, для которой в режиме передачи действует сосредоточенный источник ЭДС, в то время как приемная антенна находится под действием ЭДС (возбуждаемых электромагнитной волной), распределенных по длине антенны. По этой причине теорию приемных антенн изучают на основе принципа взаимности, а параметры приемных антенн определяют по известным свойствам соответствующих передающих антенн. Рассмотрим рис. 14.1.а. и 14.1.б. Рис. 14.1.а соответствует случаю распространения электромагнитных волн от передающей антенны 1 к приемной 2; рис. 14.1.б. - соответствует передаче в обратном направлении. Рис.14.1. а Рис.14.1. б Принцип взаимности применим в случае распространения электромагнитной волны в изотропной среде (параметры зависят от направления распространения волны) и в случае отсутствия помех. Если на зажимах антенны 1 действует ЭДС ε1 и вызывает в цепи антенны 2 ток I12, то на основании принципа взаимности, ЭДС ε2, действующая на зажимах антенны 2 вызовет в цепи антенны 1 ток I21 такой, что будет выполняться соотношение: ε1 ε 2 = (14.1.1.) I12 I 21 При действии ε1 ток I1 в цепи антенны 1 будет определяться: ε1 I1 = (14.1.2.) Z1 + Z A1
- 2. где Z1 — внутренне сопротивление генератора; ZА1 — входное сопротивление антенны 1. Напряженность электрического поля, создаваемого током антенны 1 вблизи антенны 2. 30khд1 I1 I1 = F1 (ϕ , θ ) (14.1.3.) r Где hд1 — действующая длина антенны 1; F1 (ϕ , θ ) - ее диаграмма направленности; r - расстояние между антеннами 1 и 2. Из формул (14.1.2.) и (14.1.3.) получаем rE12 ( Z1 + Z A1 ) ε1 = 30khд1 I1 F1 (ϕ , θ ) (14.1.4.) Если антенна 2 будет работать в режиме передачи, а антенна 1 в режиме према, по аналогии с предыдущим случаем получаем: rE21 ( Z 2 + Z A2 ) ε2 = 30khд 2 I 2 F2 (ϕ , θ ) (14.1.5.) где hд 2 , ZА2, F2 (ϕ , θ ) - параметры антенны 2 в режиме передачи. Подставляя (14.1.4.) и (14.1.5.) в выражение (14.1.1.) и объединяя в правой и левой частях равенства все величины относящиеся к каждой антенне, получим: rE12 ( Z1 + Z A1 ) rE21 ( Z 2 + Z A2 ) = 30khд1 I1 F1 (ϕ , θ ) 30khд 2 I 2 F2 (ϕ , θ ) (14.1.6.) Левая часть равенства (14.1.6.) зависит только от параметров первой антенны, а правая - от параметров 2-й антенны. Отсюда следует, что соотношение, определяемое левой или правой частью вообще будет одинаковым для любой антенны. Обозначая указанное соотношение буквой N, можно написать: I (Z + Z А ) =N (14.1.7.) EhF (ϕ , θ ) Еще раз уточним смысл величин входящих в выражение (14.1.7.): Е - напряженность поля волны, воздействующей на антенну в режиме приема; I - ток на зажимах приемной антенны;
- 3. hд , ZА, F (ϕ , θ ) - соответственно действующая длина, входное сопротивление и диаграмма направленности той же антенны в режиме передачи; Z - сопротивление, подключенное к антенне. Коэффициент N можно определить, сопоставляя для какой-нибудь простейшей антенны ЭДС вычисляемую по формуле (14.1.7.) и определенную экспериментально. Для элементарного электрического диполя (а следовательно и для всех антенн) N=1. Таким образом, ток в приемной антенне (на ее зажимах): EhF (ϕ , θ ) εA I= = (14.1.8.) Z + ZА Z + ZА Выражение (14.1.8.) позволяет сделать следующие выводы, вытекающие из принципа взаимности: 1. Внутреннее сопротивление приемной антенны равняется входному сопротивлению той же антенны в режиме передачи. 2. ЭДС приемной антенны пропорциональна F (ϕ , θ ) , т.е. выражению ДН антенны в режиме передачи. Поэтому понимая под диаграммой направленности приемной антенны зависимость ее ЭДС от угла падения приходящей волны, получаем, что диаграммы направленности антенны при приеме и передаче будут одинаковыми. Следовательно, и коэффициенты направленного действия антенны в режимах передачи и приема тоже будут одинаковыми. 3. Из выражения (8) следует, что максимальная ЭДС приемной антенны пропорциональна действующей длине антенны в режиме передачи: ε А max = Ehд (14.1.9.) поэтому если понимать под действующей длиной приемной антенны коэффициент, связывающий ЭДС в антенне с напряженностью поля волны, приходящей с направления максимального приема, получится, что действующая длина антенны при приеме и передаче будет одинаковой. В этих рассуждениях предполагается, что тип и ориентация антенны соответствуют поляризации поля волны, падающей на антенну. 4. Поляризационные характеристики одной и той же антенны, используемой на передачу и прием, полностью совпадают, поэтому, если антенна при излучении создает поле определенной поляризации, она будет наиболее эффективно использоваться в режиме приема лишь при той же поляризации поля.