Согласно принципу взаимности антенн те же параметры можно отнести, к приемным антеннам

ХАРАКТЕРИСТИКИ АНТЕННЫХ УСТРОЙСТВ

К параметрам ЭМС передающих антенных устройств относятся следующие их характеристики:

на основной частоте излучения — уровни боковых и задних лепестков ДН при рабочей и ортогональной поляризациях а горизонтальной и вертикальной плоскостях;

на побочных частотах излучения (в основном на гармониках) — уровни тех же лепестков" и при тех же условиях, а также коэффициенты усиления, комплексные входные сопротивления и коэффициенты стоячей волны на входе антенны.

Излучение и прием по боковым и задним лепесткам на основной частоте необходимо учитывать в расчетах помех от мощных передатчиков. Если мощность излучения по боковым лепесткам ориентировочно на 20 ... 30 дБ ниже мощности в направлении главного луча, то, например, для передатчика РЛС мощностью в 1 МВт излучения по боковым лепесткам могут характеризоваться мощностью в несколько киловатт. Такие помехи от передатчика могут действовать на приемник другой РЛС не только в направлении главного луча приемной антенны, но и по ее боковым и задним лепесткам.

Обычно в расчетах ЭМП от передатчика учитывают медианные значения усиления антенны по боковым лепесткам. Однако практика показывает, что имеются факторы, существенно влияющие на передачу энергии от одной направленной антенны к другой, и для более точных расчетов необходима статистическая оценка параметров антенн, в первую очередь мощности излучения по боковым лепесткам. Статистический анализ показывает, что усиление антенны по боковым лепесткам является сложной функцией многих переменных: угла лепестка относительно главного луча, частоты, поляризации, типа антенны, экземпляра антенны заданной конструкции и места размещения антенны, посредством которой измеряют ДН. Даже сравнение ДН двух однотипных антенн, измеренных в одинаковых условиях, показывает большие расхождения {до ±20 дБ) в уровнях излучения при одинаковых углах азимута.

Такой статистический анализ проводился с параболическими антеннами девяти типов, предназначенных для диапазона от 1 до 12,5 ГГц. Исследовались также антенны обзорных РЛС, в том числе используемые в аэропортах и наземных центрах спутниковой службы. В одном случае направленная приемная антенна устанавливалась на вращающейся платформе и направлялась под разными углами по отношению к источнику излучения. В другом случае измерения проводились путем изменения положения (приемной антенны, установленной на самолете, относительно направленной антенны, размещенной на земле. И, наоборот, излучение осуществлялось от самолетной антенны, а измерение — посредством приемника, установленного на вращающейся платформе на земле. Измерения показали зависимость результатов измерений ДН от места расположения измерительной антенны, что в свою очередь указывает «а соответствующую зависимость уровня мешающего сигнала при расчетах ЭМП.

Изучение параметров ЭМС антенных устройств в широкой полосе частот (на побочных частотах излучения) представляет собой еще более сложную задачу, вследствие чего по этому вопросу в литературе опубликованы лишь ограниченные сведения. Приведем примеры результатов некоторых исследовании.

Для зеркальных антенн направленные свойства таких антенн сохраняются в широком диапазоне частот и основная энергия излучения на гармониках сосредоточена в угловом секторе, соответствующем примерно главному лепестку на f_раб. С повышением частоты сужается основной луч и одновременно возрастают уровни боковых лепестков. Существенное влияние на параметры излучения оказывает тип облучателя. При резонансном облучателе на частотах выше f_раб коэффициент усиления значительно уменьшается как при рабочей, так и при ортогональной поляризации излучаемого поля. При нерезонансном облучателе коэффициенты усиления на гармониках и на f_раб практически соизмеримы в случае основной поляризации и значительно снижены (до -30 дБ) в случае ортогональной поляризации. На частотах ниже f_раб коэффициент усиления, как правило, значительно меньше, чем на f_раб. Коэффициент стоячей волны Кст на входе антенны, характеризующий согласование фидерного тракта с антенной на частотах выше рабочей, изменяется в небольших пределах, что указывает на широкополосность антенн зеркального типа.

Анализ ДН рупорно-параболических антенн на частотах гармонии показывает, что направленность максимального уровня излучений на этих частотах не выходит за пределы главного лепестка ДН на основной частоте. Антенно-волноводный тракт передатчика становится многомодовой системой, т.е. энергия на частоте гармоники может распространяться в виде многих волн. При этом максимальное излучение на частотах гармоник направлено вдоль оси антенны, так же как и на основной частоте излучения,

ДН антенны, измеренная при излучении в свободное пространство и при однородной подстилающей поверхности может значительно искажаться в случае изменения этих условий. Например, ДН самолетной антенны существенно искажается из-за экранирующего влияния металлического корпуса самолета, ее изрезанность увеличивается из-за влияния элементов конструкции самолета и других близко размещенных антенн. Вследствие расхождений между ДН антенн, измеренными в идеализированных и реальных условиях, необходима статистика результатом измерений, объем которой до сих пор недостаточен для должного обобщения.

Например, теоретически для вертикального тонкого четвертьволнового диполя, paзмещенного над бесконечной плоскостью с идеальной проводимостью, ДН в горизонтальной плоскости представляет собой круг, а в вертикалыюй — «бублик» (рис. З.16.а). С возрастанием частоты ДН раздваивается и на 4-й гармонике максимум излучения направлен под углом θ = 30° к горизонтальной плоскости (рис. 6), а на 5-й гармонике угол 0 равен 60° (рис. 6,а). При увеличении отношения l/d, т. е. уменьшении толщины (диаметра) вибратора, мощность в боковых лепестках увеличивается. С изменением угла 0 излучения максимальной мощности на гармониках соответственно изменяется коэффициент Ку усиления четвертьволнового диполя относительно изотропного излучателя в горизонтальной плоскости и в направлении максимума излучения (таблица). Если тот же вибратор размещен над плоской землей с конечной проводимостью, то его диаграммы искажаются по сравнению с идеальными условиями и еще более искажаются (появляются значительные изрезанности) при размещении того же вибратора в условиях реальной конструкции самолета. Это значит, что действительные ДН определяются (особенно на гармониках передатчика) конкретными условиями размещения антенны и ее типом. Например, есть различия между ДН на частотах гармоник диполя и дисконусной антенны при их размещении в одинаковых условиях на фюзеляже самолета.

В процессе лабораторных (стендовых) испытаний передатчика мощность его гармоник часто измеряется в условиях, когда вместо антенны используется искусственная нагрузка в виде резистора с одинаковой величиной сопротивления (например, 50 или 75 Ом) на частотах основного излучения и гармоник. Но импеданс антенны обычно отличается от сопротивления искусственной нагрузки, согласованной с выходной цепью передатчика лишь на основной частоте. Создать такую искусственную нагрузку, которая соответствовала бы импедансу антенны на гармониках, по крайней мере до 10-й гармоники, не представляется возможным.

Чтобы оценить расхождение результатов измерений или пересчитать данные трактовых измерений в полевые и наоборот, необходимо знать частотные зависимости импедансов (активных и реактивных составляющих) не только антенн, но и усилителя мощности передатчика как эквивалентного генератора на частотах гармоник. Важным показателем, характеризующем изменение импеданса антенны по диапазону частот гармоник, является коэффициент стоячей волны К_ст и на входе антенны. Этот параметр Кст и достигает наибольших значений (100 и более) в диапазоне ниже частоты основного излучения и что в значении этого коэффициента наблюдаются большие разбросы. Последнее обстоятельство является одной из причин больших изменении уровней мощности излучаемых гармоник передатчиков. Существенное влияние на эти уровни оказывает длина антенного кабеля, влияющая на результирующий импеданс эквивалентного генератора и на значение К_ст со стороны антенны.

Дата добавления: 2014-03-15; просмотров: 653; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!