Приёмные антенны и их параметры. Лекция № 7. АФУ

Сентябрь 13, 2022

Главная
Физика
Приёмные антенны и их параметры. Лекция № 7. АФУ

Содержание

2. Рис.7.1. 7. Приемные антенны и их радиотехнические параметры 7.1. Общие вопросы приема электромагнитных волн. Процесс приёма
3. Поместим в поле электромагнитной волны металлическое тело. В каждой точке на поверхности металлического тела должно выполняться
4. Вторичное поле распространяется во все стороны от тела т. е. происходит процесс переизлучения энергии. Если к
5. Рис. 7.2 Эквивалентная схема приёмной антенны:
6. Для цепи, подключаемой к приёмной антенне, антенна является генератором с ЭДС ε и внутренним комплексным сопротивлением:
7. Zпр = Rпр+ Хпр I = ε / (Za + Zпр) (7.1) Приёмник характеризуется комплексным сопротивлением:
8. 7.2. Основные параметры приемной антенны 1) Внутреннее сопротивление. 2) ДН приёмной антенны по напряжению - зависимость
9. 6) Действующая длина определяется, как коэффициент, имеющий размерность длины и связывающий между собой амплитуду напряжения электрического
10. Pпр(Θ,ϕ)=PпроF2(Θ,ϕ) Aэ(Θ,ϕ)=Aэ max F2(Θ,ϕ) (7.3) Pпро=ПАэ max Аэ max=Рпро/П=240πPпро/E2 Эффективная площадь определяется для направления максимального приёма.
11. 8) Рабочий диапазон частот определяется как полоса частот, в которой все параметры антенны не выходят из
12. 7.3. Принцип взаимности и его применение для расчета параметров приемных антенн Он применим для среды, обладающей
13. Рис. 7.3
14. Рис. 7.4 2) Включим теперь антенну 2 на передачу. В цепи антенны 1 возникает ток I12.
15. (7.4) Для двух рассмотренных антенн и промежуточной линейной среды выполняется принцип взаимности: В цепи 1-ой антенны
16. (7.5) Антенна 1 в режиме передачи создаёт напряжённость электрического поля: r - расстояние между антеннами; θ
17. (7.6) *
18. (7.7) * Включив антенну 2 на передачу получим:
19. (7.8) Подставим полученные значения ЭДС в равенство принципа взаимности и соберём слева все величины, относящиеся к
20. (7.9) где Е - напряженность поля в режиме приема; Iпр- ток в цепи антенны в режиме
21. ε = NElдF(Θ,ϕ) (7.10) ZA- внутренне сопротивление приемной антенны; Z - сопротивление приемника, подключенного к клеммам
22. Рис. 7.5 Т. к. выражение 7.10 справедливо для любой антенны, определим N для диполя Герца. Пусть
24. Скачать презентацию

Слайд 2

Рис.7.1.
7. Приемные антенны и их радиотехнические параметры
7.1. Общие вопросы приема
электромагнитных

волн.

Процесс приёма заключается в преобразовании радиоволн, пришедших к приёмной антенне, в направленную электромагнитную волну, воздействующую на входное устройство приёмника:

Слайд 3

Поместим в поле электромагнитной волны металлическое тело. В каждой точке на

поверхности металлического тела должно выполняться граничное условие: Eτ = 0.
Результирующее поле можно рассматривать как результат суперпозиции первичного поля и вторичного поля, излучённого поверхностными токами, протекающими по поверхности металлического тела:

Eτ = Eτ’ + Eτ'’ = 0

Слайд 4

Вторичное поле распространяется во все стороны от тела т. е. происходит

процесс переизлучения энергии. Если к рассматриваемому телу подключить волновод, то наведённые токи возбудят колебания в нём. Энергия вторичных токов расходуется на создание вторичного поля и на создание в фидерной линии направленных волн.
Способ отбора энергии в приёмник зависит от диапазона волн и назначения антенны. Различают: 1) электрический способ, т. е. фидер включён в разрыв антенны; 2) магнитный способ, когда применяется рамка; 3) электромагнитный, когда подключаются волноводы.

Слайд 5

Рис. 7.2
Эквивалентная схема приёмной антенны:

Слайд 6

Для цепи, подключаемой к приёмной антенне, антенна является генератором с ЭДС

ε и внутренним комплексным сопротивлением:
Za=Ra+Xa,
Хa - характеризует реактивное поле стоячих волн,
Ra - характеризует переизлучаемую мощность и мощность потерь в короткозамкнутой антенне,
ε - определяется напряженностью поля приходящей волны, поляризацией волны и конструкцией приёмной антенны.

Слайд 7

Zпр = Rпр+ Хпр
I = ε / (Za + Zпр) (7.1)
Приёмник характеризуется

комплексным сопротивлением:

Комплексной амплитудой тока :

Слайд 8

7.2. Основные параметры приемной антенны
1) Внутреннее сопротивление.
2) ДН приёмной антенны по

напряжению - зависимость амплитуды ЭДС на клеммах антенны от направления прихода плоской электромагнитной волны.
3) КНД приёмной антенны характеризует направленные свойства антенны и определяется в сравнении с изотропной антенной.
4) КПД приёмной антенны - отношение мощности, отдаваемой антенной в нагрузку к мощности, которую бы отдавала антенна в случае без потерь.
5) Коэффициент усиления приёмной антенны определяется также как и КНД, но с учётом потерь энергии в антенне.

Слайд 9

6) Действующая длина определяется, как коэффициент, имеющий размерность длины и связывающий

между собой амплитуду напряжения электрического поля приходящей волны и ЭДС на клеммах антенны.
7) Эффективная площадь приёмной антенны - коэффициент, имеющий размерность площади и связывающий между собой величину вектора Пойтинга приходящей волны и мощности, выделяемой в согласованной нагрузке.
Мощность в приёмнике:

Pпр(Θ,ϕ)=ПAэ(Θ,ϕ) (7.2)

Aэ(Θ,ϕ) - эффективная площадь антенны.

Слайд 10

Pпр(Θ,ϕ)=PпроF2(Θ,ϕ)
Aэ(Θ,ϕ)=Aэ max F2(Θ,ϕ) (7.3)
Pпро=ПАэ max
Аэ max=Рпро/П=240πPпро/E2
Эффективная площадь определяется для направления максимального

приёма.
Для апертурных антенн вводится коэффициент использования поверхности равный отношению эффективной площади к геометрической площади раскрыва:

V = AЭ/S

Слайд 11

8) Рабочий диапазон частот определяется как полоса частот, в которой все

параметры антенны не выходят из заданных пределов.
9) Эффективная шумовая температура антенны - при приёме слабых сигналов диапазона СВЧ по аналогии с источниками теплового шума.

Слайд 12

7.3. Принцип взаимности и его применение для расчета параметров приемных антенн
Он

применим для среды, обладающей линейчатыми свойствами, при этом сторонние источники ЭДС должны быть исключены из рассматриваемой области. Рассмотрим две произвольно направленные в пространстве антенны 1 и 2. Будем считать известными параметры этих антенн в режиме передачи: входные сопротивления, ДН, действующие длины, КПД, КНД.
1) Включим антенну 1 на передачу, для чего подключим генератор с ЭДС. Антенна 1 создаёт поле излучения , напряжённость которого у антенны 2 есть E21, во 2-ой антенне в результате будет протекать ток I21.

Слайд 13

Рис. 7.3

Слайд 14

Рис. 7.4
2) Включим теперь антенну 2 на передачу. В цепи антенны

1 возникает ток I12.

Слайд 15

(7.4)
Для двух рассмотренных антенн и промежуточной линейной среды выполняется принцип взаимности:

В цепи 1-ой антенны выполняется закон Ома:

Слайд 16

(7.5)
Антенна 1 в режиме передачи создаёт напряжённость электрического поля:
r - расстояние

между антеннами; θ и ϕ - углы, определяющие направление к антенне 2, относительно оси антенны 1.
Определив ток из формулы 7.5 и подставив его в предыдущую формулу получим:

Слайд 17

(7.6)
*

Слайд 18

(7.7)
*
Включив антенну 2 на передачу получим:

Слайд 19

(7.8)
Подставим полученные значения ЭДС в равенство принципа взаимности и соберём слева

все величины, относящиеся к антенне 1, а справа к антенне 2, в результате имеем:

Слайд 20

(7.9)
где Е - напряженность поля в режиме приема; Iпр- ток в

цепи антенны в режиме приема; Z - сопротивление подключенной к клеммам антенны; ZA-входное сопротивление антенны в режиме передачи;lд, F(Θ,ϕ), действующая длина и КНД определяются в режиме передачи.

Выражение в левой части не зависит ни от одной величины из правой. Параметры антенны 1 не зависят от параметров антенны 2. Т. о. слева и справа стоят независимые величины, это даёт основания заключить, что каждая из них равна одной и той же постоянной N:

Слайд 21

ε = NElдF(Θ,ϕ) (7.10)
ZA- внутренне сопротивление приемной антенны;
Z - сопротивление приемника,

подключенного к клеммам антенны.

(7.9)

Из эквивалентной схемы следует, что числитель соотношения 7.9 представляет собой ЭДС генератора:

Слайд 22

Рис. 7.5
Т. к. выражение 7.10 справедливо для любой антенны, определим N

для диполя Герца. Пусть линейно поляризованная электромагнитная волна с амплитудой напряжённости электрического поля E падает углом θ на

диполь Герца, лежащий в плоскости поляризованной волны. ЭДС, наведённая на элементарном участке пропорциональна проекции напряжённости электрического поля на ось диполя.

Приёмные антенны и их параметры. Лекция № 7. АФУ

Содержание

Рис.7.1.7. Приемные антенны и их радиотехнические параметры7.1. Общие вопросы приема электромагнитных

Поместим в поле электромагнитной волны металлическое тело. В каждой точке на

Вторичное поле распространяется во все стороны от тела т. е. происходит

Рис. 7.2Эквивалентная схема приёмной антенны:

Для цепи, подключаемой к приёмной антенне, антенна является генератором с ЭДС

Zпр = Rпр+ ХпрI = ε / (Za + Zпр) (7.1) Приёмник характеризуется

7.2. Основные параметры приемной антенны1) Внутреннее сопротивление.2) ДН приёмной антенны по

6) Действующая длина определяется, как коэффициент, имеющий размерность длины и связывающий

Pпр(Θ,ϕ)=PпроF2(Θ,ϕ) Aэ(Θ,ϕ)=Aэ max F2(Θ,ϕ) (7.3)Pпро=ПАэ maxАэ max=Рпро/П=240πPпро/E2 Эффективная площадь определяется для направления максимального

8) Рабочий диапазон частот определяется как полоса частот, в которой все

7.3. Принцип взаимности и его применение для расчета параметров приемных антенн Он

Рис. 7.3

Рис. 7.42) Включим теперь антенну 2 на передачу. В цепи антенны

(7.4) Для двух рассмотренных антенн и промежуточной линейной среды выполняется принцип взаимности:

(7.5) Антенна 1 в режиме передачи создаёт напряжённость электрического поля:r - расстояние

(7.6)*

(7.7)*Включив антенну 2 на передачу получим:

(7.8) Подставим полученные значения ЭДС в равенство принципа взаимности и соберём слева

(7.9)где Е - напряженность поля в режиме приема; Iпр- ток в

ε = NElдF(Θ,ϕ) (7.10)ZA- внутренне сопротивление приемной антенны;Z - сопротивление приемника,

Рис. 7.5 Т. к. выражение 7.10 справедливо для любой антенны, определим N

Похожие презентации