Казаков В. Д., Машошин Ф. Г., Бобнев М. П. Радиоэлектронные средства систем управления ПВО и ВВС. М., Воениздат, 1987, страница 8

В ТТД РЭС обычно приводят величину КНД в направлении максимального излучения. Величина КНД остронаправленных антенн может составлять несколько тысяч. Коэффициент усиления 6 (ф, 6) — отношение мощности на входе эталонной антенны к мощности, подводимой и реальной антенне, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или равные значения плотности потока мощности. КНД и коэффициент усиления связаны соотношением 6 (~р, В) = =)О (ч, В). Нормированное значение коэффициента усиления (или КНД) антенны относительно его максимального значения называют нормированной диаграммой направленности антенны по мощности (~р, В)=6 (~р, 9)/гз .

В этом выражении Е (ф, 9) — нормированная диаграмма направленности антенны по напряженности электромагнитного поля (ДНА). В пространстве ДНА по мощности представляет собой объемную фигуру, ограниченную замкнутой поверхностью, радиус-вектор каждой точки которой равен Е' (~р, 9). В общем случае эта поверхность представляет собой несколько объемных лепестков. Лепесток, в пределах которого излучение максимально, называется главным, лепесток, противоположный главному,— задним, а остальные лепестки называются боковыми.

Форма ДНА может быть тороидальной, игольчатой, веерной, косекансной (рис. 4.2, а— е). Изобразить пространственную ДНА довольно сложно, поэтому строят ее сечения какими-либо плоскостями. Для этих целей часто используются две взаимно перпендикулярные плоскости, ли- 3* Г , 35 г Величину побочного (неосновного, паразитного) излучения оценивают относительным уровнем боковых лепестков по отношению к главному лепестку и выражают в процентах или децибелах. Эффективная площадь антенны — отношение максимальной мощности, которая может быть отдана без учета потерь в согласованную нагрузку, к плотности мощности падающей волны.

КНД антенны и ее эффективная площадь в произвольном направлении связаны соотношением ,г)(Р, 6) = — А(о, 6). (4.1) г Рис. 4.2. Диаграмма направленности антенн: торовлелькея (а); вгояьевтвя (б)) вееравя (е)г косекввсввя (е); à — глевяма (осяовяоа) лепеегок; я — боковые левестявг а — ввяява яелесгок нии пересечения которых совпадают с максимумом главного лепестка ДНА. Плоские ДНА изображаются в полярной или прямоугольной системе координат (рис. 4.3, а, б).

Шириной ДНА называют угол, образованный двумя лу. чами, в пределах которого коэффициент усиления антенны не меньше некоторого значения. Величину этого угла обозначают Во где т — величина уровня. Часто этот уровень выбирается равным 0,5. Зв0 р(в 0 Я БР' 0 00' 30 26 )00' 240'200' 320' 0 40' ВО' (20' 0 б 20' Рис. 4.3.

Диаграмма направленности антенны в полярной (а) и прямо- угольной (б) системах координат Эффективная площадь меньше или равна геометрической площади раскрыва. Ее величина определяется амплитудно-фазовым распределением поля в раскрыве антенны и направлением ЭМВ, падающих на антенну. Поляризация антенны определяется поляризацией излучаемых (принимаемых),ею ЭМВ. По виду поляризации антенны делятся на антенны с линейной и вращающейся (эллиптической, круговой) поляризацией. Для оценки эффективности приема ЭМВ используется коэффициент поляризационной эффективности Т=Ря/Р, „, где Є— мощность в нагрузке приемной антенны; Р„„— мощность, которая могла бы выделиться прн полном согласовании поляризаций приемной антенны и принимаемых ею ЭМВ.

При приеме линейно поляризованных ЭМВ антенной с круговой поляризацией у=о,5. Диапазоном антенны называют диапазон частот (длин волн), в котором ее параметры находятся в заданных пределах. Диапазон антенны определяется полосой, ограниченной макси- МаЛЪНОЙ улгвх Н МИННМЗЛЬНОЙ (гл(л ЧаСТОТаМИ. ИХ раЗНОСТЬ ПЛ Называют полосой пропускания, которая часто нормируется относительно средней частоты диапазона и измеряется в процентах.

Для характеристики диапазонности антенны используется также коэффициент перекрытия йл=) „/) (гь Если Йл=1,2 †: 1,5, антенна называется широкодиапазонной. Любая антенна состоит из первичных или первичных и вторичных излучателей. Первичным излучателем называется элемент антенны, связанный с линией передачи. Излучающий элемент, не связанный с ней и возбуждаемый полем первичного излучателя, называется вторичным. 4.3. Основные типы антенн В и браторные антенны. На практике широко используются антенны, состоящие из прямолинейных проводников. У этих антенн отсутствует излучение вдоль оси провода, поляризация линейная, ДНА осесимметричная. Распределение тока вдоль та-. кого проводника можно считать синусоидальным.

Такие излучатели называются вибраторами. Они обладают хорошо выражен- 37 е((р) ° ра (4.2) Ео,а-й/с(, 39 38 ными резонансными свойствами при длине 1=пал/2, т=1, 2,... В зависимости от способа возбуждения и распределения тока вдоль проводника эти антенны делятся на симметричные и несимметричные. Широкое применение нашел линейный симметричный вибратор длиной 1=К/2 с симметричным относительно клемм питанием (рис. 4.4, а). ДНА такого вибратора является тороидальной и в плоскости оси вибратора имеет вид восьмерки,.а в плоскости, перпендикулярной осн вибратора, — вид круга (рис.

4.4, б, в). Рис. 4А. Полуполпоямй вибратор (а); диаграмма направленности в плоскости вябратора (б) и а плоскости, перпендикулярной оси впбратора (в) Одиночная вибраторная антенна является слабонаправленной. Для повышения направленности применяют многовибраторные антенны, состоящие из нескольких вибраторов, расположенных определенным образом в пространстве.

Обычно излучатели устанавливаются вдоль линии илн в узлах правильных решеток. Такие антенны называют антенными решетками (АР). Существуют линейные, плоскйе и объемные АР. При синфазном питании вибраторов максимум главного лепестка ДНА перпендикулярен плоскости решетки. Находит применение несимметричный четвертьволновый вибратор, у которого распределение тока вдоль проводника несимметрично. Он располагается иад проводящей поверхностью, соединяется одним концом с линией передачи (фидером), а другим— с проводящей поверхностью. ДНА такого вибратора таная же, как у эквивалентного симметричного вибратора, однако существует реально только одна ее половина.

Линейные вибраторы используются как самостоятельно, так и в качестве элементов более сложных антенн. Р а м о ч н ы е а н т е н н ы. Рамочной антенной называется один или несколько последовательно соединенных витков провода. Для простоты форму рамки можно считать квадратной и рассматривать как.антенну, состоящую из двух последовательно включенных внбраторов (рис. 4.5, а). Излучение вдоль нормали к рамке равно нулю. Для рамочной антенны (рис. 4.5,а) в плоскости дон Р (6) = )з(п 6~.

В плоскости ход ДНА представляет собой окруж- ность. Недостатком рамочной антенны является наличие у нее двунаправленного приема, что не позволяет однозначно определять направление на источник излучения. Используется в качестве элементов более сложных антенн, самостоятельно в РЭС связи, навигации, разведки. Щелевые антен ны. В УКВ-диапазоне часто применяются шелевые антенны (ЩА), представляющие собой одну или несколько узких щелей, прорезанных в токонесущей поверхности волновода. Щели должны пересекать линии токов проводимости.

ЩА в виде линейной щели по своим свойствам аналогична линейному вибратору, но с измененной на 90' плоскостью поляри- Рнс. 4.6. Рамочная антенна (а) н ес диаграмма направленности (б) зации. Для сужения ДНА используется несколько щелей (шелевая АР). ЩА используется как самостоятельно, так и в качестве элементов сканирующих АР и облучателей более сложных антенн в диапазоне СМВ и ММВ. Волноводиые, и рупорные антенны. Простейшей антенной с излучающим раскрывом является волноводная антенна, представляющая собой открытый конец волновода. Раскрыв (апертуру) антенны можно рассматривать как излучающую поверхность с непрерывным распределением излучателей.

Волноводные антенны имеют широкую ДНА н плохо согласованы с внешним пространством. Более узкую ДНА имеет рупорная антенна, выполненная в виде волновода с плавно расширяющимся поперечным сечением в сторону открытого конца (рис. 4.6). Направленность апертурных антенн тем выше, чем больше плошадь раскрыва. Для таких антенн ширина ДН может быть приближенно определена по формуле где И вЂ” линейный размер расйрыва.

Волноводные и рупорные антенны используются как самостоятельно, так и в качестве облучателей антенн оптического типа и элементов АР. Рис. 4.6. Рупорнан антенна с прямоугольным (о) и круглым (б) сечением Антенны оптического тип а. В'диапазоне СВЧ применяются зеркальные и линзовые антенны. Зеркальной антенной (ЗА) называется антенна, в которой формирование ДН осуществляется в результате отражения ЭМВ первичного источника (облучателя) от отражателя (зеркала). В качестве облучателя ЗА может использоваться полуволновый вибратор или рупор (рис.