Устройства СВЧ и Антенны (Д.И. Воскресенский и др) (561333), страница 42
Текст из файла (страница 42)
1З.З. Эх»ива»евтна» схема приемной антенны достигает максимального значения Р при условии У = Е, . При этом ~й~' ~! Рч ~!', 1' й(ЖМ,м 8Я, 8Яз Я, 8Яс ' 8Ях где я. — сопротивление излучения антенны, отнесенное к току на входе антенны; Ях Я Ч„= — = — д — — коэффициент полезного Лействия антенны; я„— сопротивление Я, (ла .Я) активных потерь антенны. 188 — коэффициент, показывающий уровень принимаемого антенной поля в зависимости от взаимной ориентации поляризационных диаграмм направленности антенны и падаю.
шаго поля. При совпадении поляризации падающего извне поля с поляризацией поля, излучаемого антенной в этом направлении т е при р (6 р) =р (!9 р) коэффициент с = 1 и выражение (13.19) приводится к виду е(81нр) = (ЕЛ„Р(9,р). (13.21) Соотношение (13.21) показывает, что при совпадении полярюации падающего поля с поляризацией поля, излучаемого антенной в режиме передачи, комплексная диаграмма направленности мценны в режиме приема е(!0,р) с точностью до постоянного множителя с=(Л»Е совпадает с комплексной диаграммой направленности этой антенны Р(с»,р) в режиме передачи. Вернемся к соотношению (13.18).
Оно позволяет представить антенну в режиме приема в виде эквивалентной схемы, показанной на рис. 13.3. Непосредственно сама приемная антенна в присутствии падающего на нее извне поля является как бы источником ЭДС с напряжением е(м,р) и с внутренним сопротивлением 7» = Я,э(Х„ равным входному сопротивлению антенны в режиме передачи. Принимаемая антенной мощность(мощность, выделяемая а сопротивлении нагрузки 2 = Я+ь() Учитывая, что действующая длина и сопротивление излучения связаны соотнойщниам ь, = лг)пейдгг(гул), где Оз — кнд антенны в направлении максимума дна!мамин направленности; 6' — волновое сопротивление среды (для свободного пройхранства И' — ' 120 Ом), преобразуем выражение (13.23) к виду !Е(ЛгШО . г Лг .
г Лг Р (О,Р) = (Р(В,Р)) = — Ел),Р~ Р(О,Р) = — СР(Р(О,Р)), (13.24) ййр Р=(Е( (((2ГУ) — плотность потока падающей на антенну мощности внешнего элскйромагнитнога поля; П вЂ” коэффициент усиления антенны. В частности, в антенне без потерь (г), =1) и при условии приема падающего поля йфацравления максимума диаграммы направленности максимальное значение принийяемой мощности П!г (1325) Полагал, что максималькая мощность, принимаемая антенной, собирается ею "й!Рцномерно с некоторой части поверхности 5, фронта лада!ошей плоской волны, т е. й = РЕ, нз (13.25) найдем (13.2б) 4л Параметр 5,! называют эффективной лоеерхгюсмью приемной антенны. А выение (! 3.26) является одним из фундаментальных соотношений, связывающих К!!Д нны в режиме передачи н ее эффективную поверхность в режиме приема.
Эффекная поверхность апертурных антенн, как будет показано в п 15.4, тесно связана с ))ляпкиной геометрической поверхности их раскрыва я известным соотношонием )гчс = Яг, где г — коэффициент использования поверхности Учитывая, что лля антенн $гсиифазным распределением поля в раскрыве г < 1, получаем. эффективная поверх- Г антенн не превышает поверхности раскрыла и равна ей прн г =1, что достигает- только при Равномерном амплитудном распределении паля в раскрыве антенны.
13.3. Антенна как пассппиый рассеинатедь В Режиме приама антенна, наряду с мощкостью, передаваемой в нагрузку, рас(Шпвает часть падмошей мощности обратно в окружающее антенну пространство и с птах позиций явяяется некоторым пассивным рассеивателем, имеющим вполне опРеу(евонную Радиолокационную заметность (активным рассеиватслсм можно считать пейедиошую антенну в момент работы передающего устройства). Полную мощность, рассеиваемую приемной антенной, и ее распредеясние в проРПмисшо нельзя определить тодька через характеристики и параметры антенн а режийм пере;:мчи. Формально это связано с тем, что распределение тока в антенне в режиме Ррнема отличается от распределения тока в режиме передачи и не выражается лруг чейщ прута. Это обусловлено различием в системе возбужденна антенны в обоих режиВггх. Если в режиме передачи возбужценне сторонними источниками осуществляется в зйй где 1 Р(9,р)= — чг 2,11,(9,р) С!1 2 (13.29) — нормированная диаграмма направленности антенны; с, — нормирующий козффнпн ент; эд — коэффициенты матрипы рассеяная эквивалентного иногополюсннка г.
190 некоторой ограниченной области антенны, та в режиме приема сторонние источники (внешнее падающее поле) распределены по всей поверхности антенны. Различие характеристик антенны в режиме приема и передачи будет еще более наглядно, если представить антенну в виде некоторого эквивалентного многополюсника. Размерность многополкюника определим нз следующих рассуждений. Произвольное распределение тока на поверхности антенны с любой степенью точности можно представить в анде конечного разложения по некоторой системе линейно независимых базисных функпий. Колнчестао членов в этом разложении зависит от электрического радиуса ангенны Ы (21 — максимальный размер антенны, называемый диаметром )1 =2л)А — волновое число) н точности представления.
Обычно достаточно взять порядка М членов разложения Пусть базисные функции на поверхности антенны н нормировка базисньж функпнй выстроены таким образом, что кюкдое распредсаенис тока, соответствующее )зй базис. -а. ной функции, даст поле излучения, представленное а виде 1, (9, р) —, где Е, (О, Р)— нормированная векторная диюрамма направленности)хго распрелеления тока, причем () (1, Т,)йа=~' ~ (13.27) о=1 О, уме, т.е. можно считать, что диаграммы 1, (9, р) ящшются ортонормированными функциями, описывающими закан распределения электрического пола в типах волн (модах), могущих существовать в окружающем антенну пространстве. Поставим в соответствие каждой такой моде один из входов 2, 3, ..., лэ) многополюсника и пусть общее число таких входов будет л.
Добавим еще один вход П сопгветсгвующий реальному входу антенны (при этом для определенности полагаем, что в фидсрной линии, подходящей к антенне, сушествуЯ э ет только один тнп волны). Образованный таким сб- рюом 2(лэ-1)-полюсник н является эквивалентным «+1 многополюсником антенны (рис.
13.4). Теперь заме- тим, что в режиме передачи стороннее возбуждение Рис. 13.4.3кенватентюлй подводится только к одному вхолу ) антенны ОбО многололюсник антенны значая нормированную амплвтуду падающей на вход ! волны через (2„1=,)Р 1 е", где Р... (э, — соответственно мощность и фаза палжошей на вход ) волны, можно найти поле излучения антенны в режиме передачи: -1 й (г,9,р)=,% (г,„,~ гл(,(9,р) — '-.,У(г,сР(9,р) — ', (13.23) г 1=2 Матрица рассеяния [з) в общем случае ыожет быть определена а процессе роше. йзи соответсвующей дифракционной задачи на антенне при последовательном возбуж)фиии каждого из входов эквивалентного многополюсника и имеет следующий наибо- ре общий вид: ! зц згг "' зь+, згг згг з„ г„ г [з] = Соответственно в режиме приема при согласованном входе ! рассеянное антенЕфй поле йлги!3.5.
Поясиемяс к изменению формы записи лол» Е' пс сразисиию с записью поля Е 191 » г Еэ(г,а,р)=,ГШ~ищф(О,р) — '=,)Ш~~ ,'г и зау(Е) — ' г г г=г г=г Иф О, (2=2,...,лт1) — комплексные амплитуды падающих на входы 2,...,л;1 волн, йубеделяемые нз разложения той части Е„падающего поля Е„, которая вэзимолейрвует с антенной по системе базисных функций 1, (О,р)е' 1»: Е„(,О,р)= ьч'~ П 1 (е,р) —. (13.3!) При этом оставшаяся часть падающего поля Е, — Ем проходит за антенну, как 2 г ' не замечая ее. Таким образом, в области за антенной (эту область называют женевой „ асмою относительна направления падения) первичное падающее лале изменяется ВеличинУ вЂ” Ем, котоРУю называют мелевой состаюаюшей Е „Рассевнного полЯ: Е = -Е„'(г,В,р'), !13.32) Ь» р) йу — углы, определяющие направление падающего поля в теневой области С 13.5);с углами О. р а освещенной относительно антенны области они связаны созя)~ношениями О'= к — О, р' †-лз.р.
Кроме того, фактическая поляризация первичного падающего поля в освещенной Е и теневой областях Е' остается неизменной, р меняется форма записи при переходе через начало координат (рис. 13.5). Поэтом представляя в освещенной области Е (г,9,р)=( (9,р)е' гг=(э"~ (О,р)9р >,Р (9,р)рр)е~гг (!33' получаем в соответствии с рис.
13.5 а теневой области Е', (г9',р)=(„(9',р)е~(г=(2„", (О',р)9р —,ГР (О(Е)рр)е /»= (!3 3 =(Р' (я-9, я ч р) 9 — У," (т -9,я с р) ф ) е ~)(г. Аналогичное изменение формы записи имеет место для Е' (г,9'пр) па сравн пню с Е (г,О,Р). Если антенна а режиме приема (вход !) нагружена на несогласованную нагрузк> имеющую коэффициент отражения Г,, то к рассеянному полю (! 3 30) добавляется сс ставляющвч'поги рассеяния Е"„, (г,О, р), возникающая в результще отражения от на грузки и последующего излучения (рассеивания) в окружающее антенну пространстве Величина этой составляющей Е'(г,9гр) =тсф~~р ~~ О зп - — ' — рл((О р) = — —. К.т~(2 з;,гР(О р) --.,(13 35 Сравнение выражений (13.23) и (1390), (13 35) показывает, что в режиме переда чи известны коэффициенты матрицы рассеяния з, (У = 1,2,..., л ь1), что в силу прннсн па взаимности эквивалентного многополюсника антенны позволяет определить коэф фициснты р, =гл Однако этого недостаточно для определения остальных коэффици ентов матрицы рассеяния (з), которые используются при определении рассеянного по ля в режиме приема.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
