Заметим, что интегрирование по А производится только от О до я/2, так как предполагается, что анертия излучается только в верхнюю полусферу, т. е. ДН берется с учетом влияния земли. Если влияшие земли учитывается отдельно, интегрирование производится от -п/2 до п/2.

В аправлеиии максимального излучения, определяемом углами Атах и тах, \F{шax, фтаж) = 1 И D {Ашах, фтах) =£г а=е. Для

любых других направлений £>(А, ф) =£>ma*-F(A, ф)). Часто тер-м1ин КНД антенны понимается в более узком смысле как максимальное значение:

D=Dmax =

I nr.

/2я я/2 j £{ф j 1/=(А, ф)2со8АА. (8.5)

у большинства типов антенн основная часть излучаемой мощности сосредоточена в пределах главного лепестка. При оценке КНД можно положить \F{A, ф)=1 в области главного лепестка (по уровню половинной мощности) п \F{A, ф)р=0 не этой области. Из такой оценки следует

D 4я/(фо.5 Ао.з) 40000/(ф 7Ао;), (8,6)

где ф°о,5, Д°о,5 -соответствующие значения ширины ДН по уровню половинной мощности, выраженные в градусах.

Есл1И ДН обладает осевой симметрией, т. е. величина Е не зависит от ф, выражение для КНД принимает вид

If 1(A) cos Ad А. (8.7)

Величину £ср2 в (8.3) можно связать с мощностью, излучаемой антенной: 4яг21еср1 /2= 120яР2 Излучаемую мощность можно выразить через сопротивление излучения (6.48): где под / в общем случае поним.ается некоторое характерное значение тока в антенне, а Rz определяется по отношению к этому току. Если известна связь между значением Е{Ао, фо) и /, КНД можно выразить через :

D(Ao, Фо) = гЧ£(Ао, %)\V{30PR). (8.8)

Например, в случае тонкого полуволнового вибратора (1/Х = = 0,25), как указывалось в § 6.6, отнесенное к пучности тока сопротивление излучения =73,1 Ом. Максимальное значение напряженности поля (Согласно (7.4) соответствует Атах = я/2-етах = = 0 и равно 60 г. Подставляя эти значения в (8.8), получаем для тонкого полуволнового вибратора в свободном пространстве

Dax = UM. (8.9)

Для сравнения укажем, что элементарный вибратор, находящийся в свободном пространстве, имеет Dm =l,5.

Коэффициент направленного действия приемной антенны ха-р-актериэует избирательные свойства антенны при приеме с раз-личмых иаправлений и выражается через ДН формулами (8.4) -

(8.7). Этот КНД связан с напряжением на входе ириеманка t/ при приеме с данного направления До, Фо соотношением

D(A , 9o)=lt/nplVlf/Pep. (8.10)

где f/2cp-среднее значение напряжения, соответствующее различным угловым положениям источника.

8.3. Коэффициент полезного действия. Коэффициент усиления

Коэффициентом полезного действия передающей антенны (КПД) называется отношение мощности , излучаемой антенной, к мощности Ро, подводимой к антенне:

Ц = Р/Ро- (8.11)

Коэффициент полезного действия учитывает потери в элементах антенны, нагрузочных .сопротивлениях, а также в земле. В эти потери обычно не включают потери в линиях питания, их учитывают отдельно. Потери в земле учитывают ввиду того, что ДН коротковолновых антенн формируется при явном влиянии земли.

Коэффициентом усиления передаюией антенны (КУ) в данном направлении называется отношение плотности потока энергии, создаваемого антенной в этом направлении, к плотности потока энергии, создаваемого некоторой эталонной антенной при условии равенства мощностей, подводимых к этим антеннам. Коэффициент усиления зависит .как от направленных свойств антенны, так и от КПД. Если в качестве эталонной антенны принимается гипотетический изотропный излучатель без потерь, КУ определяется как G(Ao, 9o) = Z)(Ao, Фо)л- (8.12)

В технике коротковолновых антенн в качестве эталонной антенны обычно принимается полуволновый вибратор, находящийся в свободном пространстве, направление максимума излучения которого совпадает с направлением в точку приема. В этом случае с учетом (8.9)

G(Ao, Фо) = (Ао, Фо) Л/1.64. (8.13)

Коэффициент усиления приемной антенны определяется отношением мощностей, поступающих на вход согласованного приемника при использовании данной и эталонной антенн. Ниже будет .показано (см. § 8.5), что связь между КУ н КНД .антенны в режиме приема выражается (8.13), т. е. определяется КПД этой же антенны в режиме передачи.

8.4. Действующая длина. Эффективная плопщдь. Входное сопротивление

Действующей длиной передающей антенны называется длпна гипотетического вибратора с равномерным распределением тока, находящегося в .свободном пространстве, который в направлении

максимума излучения создает ту же напряженность поля, что и рассматриваемая антенна с таким же током в точке питания. Согласно введенным определениям напряженность поля, создаваемого антенной в дальней зоне,

Е = ]/30t]D/2 RJr\

Согласно i(7.3) напряженность поля, создаваемого проводом с равномерно распределенным током, £ = 60л/вх/д/(/). Приравнивая эти выражения, получаем

lj={kln)Vr\DRJ\2Q. (8.14)

Действующей длиной приемной антенны называется отношение ЭДС, возникающей в антенне при приеме, к напряженности поля, действующего на антенну.

Под эффективной площадью передающей антенны понимается величина, характеризующая КНД этой антенны. Антенна сравнивается с плоским равномерно возбужденным раокрывом площадью S, для которого £)=4я5/Я. Соответственно эффективная площадь антенны

= ГО/(4л).

(8.15)

Например, эффективная площадь полуволнового вибратора равна 0,13,2, а элементарного вибратора 0,12,.

Эффективной площадью приемной антенны называется отношение макаим.альной мощности Рпр, которая может быть отдана антенной в согласованную нагрузку без учета потерь в антенне, к плотности потока энергии П= £2/(240л) в плоской волне, приходящей к антенне:

5зф==240яРпр/(т]£1).

(8.16)

Входным сопротивлением передающей антенны Zbx называется отношение напряжения к току на входе антенны. Понятие сопротивления антенны при приеме Za вытекает из эквивалентной схемы приемной антенны, показанной на рис. 8.1. Для приемника, подключенного к выходу антенны и имеющего сопротивление