Диаграмма направленности


Диаграмма направленности
ДН типичной направленной антенны (азимутальная).
ДН по углу места.

Диаграмма направленности (антенны) — графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны от направления антенны в заданной плоскости[1].

Содержание

Основные положения

Диаграммой направленности (ДН) антенны по полю часто называют зависимость модуля комплексной амплитуды вектора напряженности \bar{E} электрической компоненты электромагнитного поля, создаваемого антенной в дальней зоне, от угловых координат \theta и \phi точки наблюдения в горизонтальной и вертикальной плоскости, то есть зависимость E(\theta, \phi).

ДН обозначается символом f(\theta, \phi). ДН нормируют — все значения E(\theta, \phi) делят на максимальное значение E_m и обозначают нормированную ДН символом F(\theta, \phi). Очевидно, 0 \le F(\theta, \phi) \le 1.

Также можно определить ДН как комплексную величину. В этом случае, аналогично указанному выше, ДН есть:

\stackrel{\circ}{F} \left( \theta, \phi \right) = \frac {{\stackrel{\circ}{E}}_m \left( \theta, \phi \right )} {\max_{\theta, \phi} \left[ \left| {\stackrel{\circ}{E}}_m ( \theta, \phi) \right| \right] },

где {\stackrel{\circ}{E}}_m — комплексная амплитуда вектора в точке дальней зоны.

ДН характеризуется шириной \Theta_A её главного луча на уровне 0,5 от её максимального значения по мощности и коэффициентом направленного действия G, которые связаны соотношениями:

G=\frac{4\pi S_A}{\lambda^2},     S_A=\frac{\pi d_{A}^{2}}{4},     \Theta_A=\frac{\lambda}{d_{A}},

где S_A, d_A — эффективная площадь и протяженность апертуры антенны.

ДН обычно описываются не только в плоскости, но и в трехмерном отображении. Для упрощения их рассмотрения, принимают две проекции ДН:

  • горизонтальную (азимутальная)
  • вертикальную (по углу места)

При совместном рассмотрении проекций проясняется более полная картина самой ДН и, как подтверждает практика, по этим данным можно судить об эффективности антенны применительно к решению конкретной задачи.

Существуют амплитудные A(\theta, \phi), фазовые Δω(θ, φ) и поляризационные \bar{P}↑↓(θ, φ) ДН.

По форме диаграммы направленности антенны обычно подразделяются на узконаправленные и широконаправленные. Узконаправленные антенны имеют один ярко выраженный максимум, который называют основным лепестком и побочные максимумы, обычно имеющие отрицательное влияние, высоту которых стремятся уменьшить. Узконаправленные антенны применяют для концентрации мощности радиоизлучения в одном направлении для увеличения дальности действия радиоаппаратуры, а также для повышения точности угловых измерений в радиолокации. Широконаправленные антенны имеют хотя бы в одной плоскости диаграмму направленности, которую стремятся приблизить к кругу. Они находят применение например в радиовещании. Часто лепестки диаграммы направленности называют лучами антенны.

Диаграмма направленности антенны определяется амплитудно-фазовым распределением компонент электромагнитного поля в апертуре антенны, некоторой условной расчетной плоскости, связанной с ее конструкцией. Разработка антенны с требуемой диаграммы направленности сводится, таким образом, к задаче обеспечения нужной картины электромагнитного поля в плоскости апертуры. Существуют фундаментальные ограничения связывающие обратной зависимостью ширину луча и относительный размер антенны, то есть размер деленный на длину волны. Поэтому узкие лучи требуют антенн больших размеров или коротких волн. С другой стороны, максимальное сужение луча при данном размере антенны ведет к возрастанию уровня боковых лепестков. Поэтому в данном моменте приходится идти на приемлемый компромисс.

ДН обычно измеряют в горизонтальной или вертикальной плоскостях, для облучателей - в плоскостях Е или Н.

Диаграмма направленности антенн обычно обладает свойством взаимности, то есть аналогично работает на передачу и прием.

Экспериментальное изучение

Исследование ДН небольших антенн производят в безэховых камерах. Для больших антенн, не помещающихся в камеру, используют их уменьшенные модели; длину волны излучения также уменьшают в соответствующее число раз.

В случае построения диаграммы направленности для радиотелескопов выбирается яркий точечный источник на небе (зачастую — Солнце). Далее проводится серия наблюдений под разными углами, позволяющая построить распределение интенсивности в зависимости от направления, то есть искомую диаграмму направленности.

См. также

Примечания

  1. ГОСТ 24375-80. Радиосвязь. Термины и определения

Литература

  1. Лавров, А. С. Антенно-фидерные устройства: учеб. пособие для вузов / А. С. Лавров, Г. Б. Резников. — М.: «Советское радио», 1974. — 368 с.
  2. Дудник, П. И. Многофункциональные радиолокационные системы: учеб. пособие для вузов / П. И. Дудник, А. Р. Ильчук [и др.]. — М.: Дрофа, 2007. — 283 с. — ISBN 978-5-358-00196-1
  3. Mahafza, B. R. Radar Systems Analysis and Design Using MATLAB / Bassem R. Mahafza. — CHAPMAN&HALL/CRC, 2000. — 532 с. — ISBN 1-58488-182-8

Ссылки




Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Диаграмма направленности" в других словарях:

  • ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ — антенны, зависимость от направления напряжённости поля или мощности, излучаемой передающей антенной, или эдс, либо токов, индуцируемых в приёмной антенне. (см. АНТЕННА). Физический энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия. Главный… …   Физическая энциклопедия

  • диаграмма направленности — — [http://www.iks media.ru/glossary/index.html?glossid=2400324] Тематики электросвязь, основные понятия EN radiation diagram …   Справочник технического переводчика

  • диаграмма направленности — 2.20 диаграмма направленности: Угловое распределение светового потока (яркости) пучка лучей, исходящего от экрана; оценивается по значению одной второй от максимального значения измеряемой величины при наблюдении по нормали к экрану (угол… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • диаграмма направленности — kryptinė diagrama statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. directional pattern; directivity pattern vok. Richtdiagramm, n rus. диаграмма направленности, f pranc. diagramme de rayonnement, m; diagramme directionnel, m …   Automatikos terminų žodynas

  • ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ — угловое распределение поля излучения или излучаемой мощи, антенны. Для приёмных антенн Д. н. определяют как зависимость величины принимаемого сигнала от направления прихода волны. Для систем, не содержащих нелинейных или невзаимных элементов, Д.… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • диаграмма направленности излучения полупроводникового излучателя — диаграмма направленности излучения Диаграмма, характеризующая пространственное распределение излучения от полупроводникового излучателя относительно его оптической оси. [ГОСТ 27299 87] Тематики полупроводниковые приборы Обобщающие термины… …   Справочник технического переводчика

  • диаграмма направленности электроакустического преобразователя — диаграмма направленности преобразователя Диаграмма, отображающая свойство электроакустического преобразователя излучать или принимать упругие волны в одних направлениях в большей степени, чем в других. [ГОСТ 23829 85] Тематики контроль… …   Справочник технического переводчика

  • диаграмма направленности лазерного излучения — диаграмма направленности Угловое распределение энергии или мощности лазерного излучения. [ГОСТ 24453 80] Тематики измерение лазерного излучения Обобщающие термины пространственно временные параметры и характеристики лазерного излучения Синонимы… …   Справочник технического переводчика

  • диаграмма направленности в полярных координатах — Диаграмма направленности антенны, которая строится с помощью радиуса вектора, длина которого пропорциональна напряженности электрического поля. Диаграмма, выполненная в полярных координатах, обладает большой наглядностью, поскольку дает… …   Справочник технического переводчика

  • диаграмма направленности излучающего элемента (в антенной решетке) — Диаграмма направленности отдельного излучающего элемента антенной решетки с учетом влияния соседних элементов, входы которых нагружены на согласованные нагрузки. [ГОСТ 23282 91] Тематики антенны …   Справочник технического переводчика

Книги

Другие книги по запросу «Диаграмма направленности» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.