и т. п.) излучение в направлениях между соседними лепестками не имеет нулевого уровня. Реальное ослабление излучения антенны в этих направлениях принято характеризовать отношением

ZIF = E,IEmax, (2 121)

где Яо - напряженность поля в направлениях нулевого излучения антенны.

Для хорошей радиолюбительской антенны (имеется в виду направленная антенна) справедливы следующие оценки введенных параметров: f/S>30 дБ. f/B>20 дБ, Z/f<-50 дБ.

Иногда для оценки направленных свойств антенны вводят еще одну характеристику - коэффициент рассеяния:

p-(P-Pr)/P = Ps/P, (2 122)

где Р - суммарная мощность излучения антенны; Ргл - мощность излучения в главном лепестке; Ре - суммарная мощность излучения по всем боковым и заднему лепесткам.

При проектировании антенн основной задачей является выбор, а затем и конкретная реализация необходимых направленных свойств, в первую очередь, диаграммы направленности В последующих параграфах этой главы описаны характеристики излучения основных элементов антенны, а также приведены соотношения для расчета сложных составных антенных систем. Но прежде рассмотрим другие основные характеристики антенны

Предположим, что имеется гипотетическая всенаправленная антенна, идеально согласованная с генератором и излучающая мощность Р. Плотность мощности излучения такой антенны не зависит от полярных координат точки наблюдения ф и 9, а зависит только от расстояния г:

Ри = Р/4ял2. (2 123)

При выводе этой формулы было использоваио известное выражение для площади поверхности сферы, радиус которой равен г-

Можно в формуле (2.123) исключить зависимость от расстояния г и записать

Р = Р/4я. (2 124)

По сути дела, приведенное выражение означает плотность мощности излучения всенаправленной антенны, приходящуюся на единицу телесного угла. Напомним, что суммарный телесный угол составляет 4л

Теперь введем одну из основных характеристик антенны - коэффициент направленного действия Коэффициент направленного действия D показывает, во сколько раз плотность мощности Р излучения данной антенны в- направлении (9, ф) превосходит плотность мощности излучения изотропной антенны Ря прн условии, что суммарные мощности излучения обеих антенн одинаковы:

D = P/P . (2 125)

Зависимость коэффициента направленного действия от угловых координат точки наблюдения повторяет пространственную диаграмму направленности (см рнс 2 50) Для направления главною излучения эта величина принимает максимальное значение и очень часто под коэффициентом направленного действия антенны понимают значение коэффициента направленного действия в направле-

НИИ главного излучения. Для направлений, отличных от направления главного излучения, величина Ли уменьшается, достигая значений Ои=0 в направлениях, которым соответствует нулевой уровень диаграммы направленности.

Коэффициент направленного действия антенны можно определить иначе - эта величина показывает, что в раз надо увеличить мощность излучения изотропной антенны по сравнению с мощностью, подводимой к испытуемой антенне, чтобы получить равный уровень мощности на выходе некоторой приемной антенны.

На практике очень часто коэффициент направленного действия антенны выражается в децибелах;

rfH=101gD . (2.126)

Так как реальных изотропных антенн (у которых £)и=1) не существует, иногда коэффициент направленного действия вводится путем сравнения плотностей мощности излучения испытуемой антенны и полуволнового диполя, для которого Dh=1,64 или йя = 2,15 дБ. Для того чтобы пересчитать значения коэффициента направленного действия Dh относительно изотропного излучателя к коэффициенту направленного действия относительно полуволнового диполя D, можно воспользоваться следующими формулами:

Z) = 0,61Dh; (2.127а)

d= (rf -2,15) дБ. (2.1276)

В табл. 2.4 приведены значения коэффициента направленного действия некоторых типов ангеин.

ТАБЛИЦА 2.4

Коэффициент направленного действия и значения эффективной площади раскрыва Лэфф основных типов дипольиых антенн

Следует обратить внимание читателя на то, что в американской технической литературе используется, как правило, выражение для коэффициента направленного действия D в виде формулы (2.127), тогда как в европейской литературе принято определение Д задаваемое формулой (2 125). Для того чтобы избежать путаницы в этом вопросе, иной раз приводящей к сенсационным псевдоотврытиям, (необходимо каждый раз удостовериться, относительно какого источника (изотропного или полуволнового) принято нор.мирование коэффициента направленного действия.

Если направленные свойства антенны таковы, что ее диаграмма направленности содержит только основной лепесток (боковые и задний лепестки отсутствуют), то ориентировочный расчет коэффициента направленного действия можно провести, если известны шнрнны диаграммы направленности главного лепестка в двух основных плоскостях, т. е. если известны величины ав и ан. Этот метод может быть использован н для расчета других типов антенн.

Расчетная формула имеет вид

£>и = 41250С/аа, (2.128а)

или d = 10ig(Cn/aja)--41,18 дБ, (2 1286)

где а°я и а°е - ширины главного лепестка диаграммы направленности в двух плоскостях, С - некоторый коэффициент, значение которого зависит от вида диаграммы направленности

Значение коэффициента С тесно связано со значением коэффициента рассеяния (2.122). Так, например, для антенны с одно-лепестковой диаграммой, для которой р = 0, коэффициент С=1. Для антенн типа волновой канал можно положить, что С~0,8. Для некоторых других типов антенн значение коэффициента С уменьшается до 0,3 [8].

Увеличение плотности мощности излучения, характеризуемое коэффициентом направленного действия антенны, получено без учета реальных потерь, присущих данному типу антенны. Иногда, особенно для остронаправлеиных антенн, выигрыш, достигаемый за счет увеличения D, частично уменьшается из-за потерь.

Коэффициентом полезного действия антенны называют отношение мощности Ризл, излученной антенной, к моищости Рвха, подводимой к антенне:

г\ = Ризл/РА. (2.129)

Усиление антенны связано с коэффициентом направленного действия £)н и коэффициентом полезного действия г\ соотношением

0и = 11О . (2.130а)

Если же нормирование коэффициента направленного действия илн усиления проводилось относительно полуволнового диполя, то

G==0,61t)Dh. (2.1306)

Для расчета усиления антенны, если известны а и ан, т. е. ширины главного лепестка в двух главных ортогональных плоскостях, то можно воспользоваться формулами

G = 24 000/а а; (2.131а)

g = 43,8-10(lga°£-- Iga) дБ, (2.1316)

где а°е и а°н заданы в градусах, а также номограммой, приведенной на рис. 2 54, которая построена на основании этих формул.

Приведенные формулы справедливы для антенн, у которых Г)0,8 и уровень боковых лепестков не превышает -20 дБ.

Сопротивление излучения антенны. Каждый элемент передающей антенны участвует в излучении, нзлучая парциальную мощность Ар (рнс. 2.55). Сумма всех мощностей всех парциальных