Основные характеристики антенн

Антенна — радиотехническое устройство, предназначенное для излучения и приема электромагнитных волн.

По характеру использования антенны делятся на:

передающие;

приемные;

приемно-передающие

Основные электрические характеристики антенн

Входное сопротивление

Входное сопротивление антенны — полное сопротивление (его активная и реактивная составляющие), которое равно отношению ВЧ напряжения в антенне к току питания антенны:

Z A=UA/ IA

Входное сопротивление: зависит:

— от длины;

— формы;

— от расположения клемм, к которым подводится фидерная линия от передатчика;

— от проводников и различных объектов вблизи антенны, влияющих на распределение поля в пространстве.

Коэффициент полезного действия

Коэффициент полезного действия антенны — отношение излучаемой мощности РИ к общей мощности, отдаваемой передатчиком в антенну РА.

η=РИ/РА

Коэффициент усиления антенны

Коэффициент усиления антенны — это относительная величина, показывающая, насколько большую напряженность поля создаст данная антенна по сравнению с эталонной при одинаковых условиях замера. В качестве эталона принимается полуволновой диполь или теоретическое устройство – изотропный излучатель. Определяется выражением:

G=4πSэфф/ λ2

где Sэфф — эффективная площадь антенны.

Коэффициент направленного действия

КНД – способность антенны концентрировать большую часть энергии излучаемых электромагнитных волн в некотором направлении.

КНД определяется отношением квадрата напряженности поля Е, создавемого антенной в заданном направлении на расстоянии r, к квадрату среднего значения напряженности поля Еср., которое создавалось бы в любой точке на расстоянии r от абсолютно ненаправленной антенны:

Д=Е2/Е2ср

КНД является безразмерной величиной, может выражаться в децибелах (дБ, дБи, дБд). Для обозначения КНД используют латинскую букву D

Обычно оперируют значением КНД D ₀ в направлении максимального излучения антенны, а для описания угловой зависимости КНД используют нормированнуюдиаграмму направленности (ДН) антенны по мощности. При этом КНД становится мерой способности антенны концентрировать энергию электромагнитного излучения в узком луче. Согласно определению, КНД однозначно связан с формой ДН антенны.

Следует различать КНД и коэффициент усиления (КУ) антенны: КНД целиком и полностью определяется формой ДН антенны и не учитывает КПД антенны и потери на отражение, то есть не учитывает потери энергии в элементах конструкции антенны и объектах, расположенных в ближней зоне антенны.

Диаграмма направленности антенны

Диаграмма направленности антенны — это графическое изображение коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны в полярной системе координат в зависимости от направления антенны в пространстве.
Диаграмма направленности (ДН) передающей (приемной) антенны характеризует интенсивность излучения (приема) антенны в различных направлениях в пространстве. Для передающей антенны рассматривают (ДН) по напряженности поля или по уровню его мощности. Направление максимального излучения — главный лепесток антенны, остальные лепестки (ДН) антенны являются побочными, в т.ч. и задний лепесток. Для удобства строят нормированные (ДН) в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В нормированной диаграмме направленности величина главного лепестка принимается за единицу, остальные лепестки рисуются пропорционально в масштабе относительно главного.

Действующая длина антенны

Действующая (эффективная) длинна антенны характеризует способность приемной антенны извлекать электромагнитную энергию из окружающего пространства и определяется отношением ЭДС, наведенной в антенне, к напряженности электрического поля в месте расположения приемной антенны:

lд=U/Е где

U — значение ЭДС на зажимах антенны, мВ;
Е — напряженность электрического поля в месте приема, мВ/м.

Ширина полосы пропускания

Ширина полосы пропускания — это полоса частот, в пределах которой неравномерность частотной характеристики не превышает заданной. Ширина полосы пропускания тем больше, чем меньше зависят от частоты коэффициент усиления и входное сопротивление антенны.