DSC03953

152 WSTĘP DO TECHNIK/ ANTENOWE!

Charakterystyka

rzeczywista

Rys. 7.15. Ilustracja Interpretacji zastępczego kqta pełnej mocy anteny

fi_A jest kątem bryłowym definiowanym jako

n_A=JJiF(0,<p)i²dn

(7.94)

i zwanym zastępczym kątem pełnej mocy anteny. Jest to hipotetyczny kąt bryłowy, w którym wysyłana byłaby cała moc promieniowana przez antenę przy założeniu, że gęstość promieniowania wewnątrz kąta wynosi U_m. Ilustruje to rys. 7.15. Łącząc (7.85) i (7.94) widzimy, że

Ppr = U_nifi_A

(7.95)

Kierunków ością nazywamy maksymalną wartość zysku kierunkowego (dla kierunku maksymalnego promieniowania):

Kierunkowość wyraża się zwykle w dB jako

D_da = lOIogD

Łącząc (7.86) i (7.95) dostajemy _D _ Um    4ftU_n,

Ppr/471    u_mn_A

i ostatecznie

(7.97)

(7.98)

(7.99)

Wzór ten jest używany w praktyce do obliczania kierunkowości. W przypadku prostych charakterystyk promieniowania kąt Q_A można wyznaczyć analitycznie, jednak większość anten ma dość skomplikowane charakterystyki i wtedy obliczenie zastępczego kąta pełnej mocy anteny odbywa się numerycznie. Zysk kierunkowy możemy zapisać za pomocą kierunkowości:

= D|F(0,(j>)|²

(7.100)

Rys. 7.16. riusiracja kierunkowości: a) gęstość promieniowania źródła izotropowego, b) gęstość promieniowania rzeczywistej anteny

Kierunkowość D oznacza, że gęstość promieniowania w kierunku maksymalnego promieniowania jest D razy większa w porównaniu z gęstością wytwarzaną przez antenę izotropową promieniującą identyczną moc jak antena rzeczywista. Kierun-kowość jest określona całkowicie przez charakterystykę promieniowania. Jest to pokazane na rys. 7.16. Jeśli cała promieniowana moc będzie wysyłana przez antenę izotropową, to gęstość promieniowania będzie miała wartość maksymalną równą średniej U_m pg U_nvc (lub Q_A = 4n). Kierunkowość anteny izotropowej wynosi I (lub 0 dB). Rozkład gęstości mocy anteny rzeczywistej przedstawiono na rys. 7.16b. Maksymalna gęstość promieniowania występuje w kierunku (0„i<u »$.!«*). a jej wartość jest równa U_m = DU_avc. Kierując wytwarzaną energię P_pr w wybranym kierunku możemy zwiększyć gęstość promieniowania D razy ponad wartość, jaką otrzymalibyśmy, gdyby ta sama moc była promieniowana izotropowo. Kierunkowość dipola idealnego możemy obliczyć bezpośrednio z definicji lub z zależności (7.99). Wynosi ona 1,5 (1,76 dB), zatem jest o 50% większa od kierunkowości anteny izotropowej. W przypadku anten o bardzo wąskiej wiązce głównej (około 1 °) i małych poziomach wiązek niepożądanych (np. anteny paraboliczne) możemy obliczyć kierunkowość z przybliżonego wzoru [6]

(7.101)

41253

®HPE®HPH

gdzie Ohpe i 0|°ph są odpowiednio kątami połowy mocy w płaszczyźnie E i H wyrażonymi w stopniach.

7.4.3. Zysk energetyczny

Jak już zauważyliśmy, kierunkowość anteny jest całkowicie określoną poprzez charakterystykę promieniowania. Kiedy stosujemy antenę w systemie radiokomunikacyjnym, jesteśmy bardziej zainteresowani tym, jak sprawnie antena zamienia energię dostępną na jej zaciskach na energię wypromieniowaną w przestrzeli, i jednocześnie jej właściwościami kierunkowymi (a więc charakterystyką