Эффективная (действующая) длина антенны

Электродвижущая сила V, наведенная в антенне, на которую падает плоская волна, зависит от напряженности электрического поля падающей волны Е, направления, с которого падает эта волна, и эффективной (действующей) длины антенны.

Эффективной длиной антенны называют отношение электродвижущей силы V (в милливольтах), наведенной в антенне, к напряженности электрического поля Е (в милливольтах на метр) в месте расположения приемной антенны $$\begin{equation}l_{эфф}=\frac{V}{E}\end{equation}\tag{2.139}$$ где l — дана в метрах.

Эффективная длина антенны зависит от коэффициента усиления и входного сопротивления антенны [8]. $$\begin{equation}l_{эфф}=\frac{\lambda}{\pi}\sqrt{\frac{GR_A}{73,1}}\end{equation}\tag{2.140}$$

Напряжение на выходе антенны, согласованной с приемником, $$\begin{equation}U_A=\frac{V}{2}=\frac{l_{эфф}E}{2}\end{equation}\tag{2.141}$$

Для полуволнового диполя (G=1, RA= 73,1 Ом) из формулы (2.140) следует, что lэфф=λ/π. Для коротких антенн за эффективную длину принимается половина ее геометрической длины.

Отметим, что эффективная длина является условным понятием, которое не имеет прямой связи с физической длиной антенны. Так как это понятие впервые было введено при исследовании вертикальных вибраторов средних волн, то его вначале понимали как эффективную высоту подвеса антенны. И уже в данной ситуации отсутствует прямая связь между понятием эффективной высоты подвеса антенны и ее физическими размерами. Отметим, что иногда используется и иное определение эффективной длины антенны.

В реальных антеннах распределение тока вдоль антенны носит неравномерный характер: ток в некоторых точках имеет максимальное значение Imax. Пусть антенна в направлении главного излучения создает поле E. Можно предположить, что то же самое поле E создается другой антенной, имеющей длину lэфф, у которой ток, имеющий равномерное распределение, равен Imax (рис. 2.55д).

Из графиков, приведенных на рис 2.56, видно, что электродвижущая сила, наведенная в полуволновом диполе в диапазоне КВ, больше, чем в диапазоне УКВ, при равенстве напряженностей поля E, возбуждающего антенны. Из этого же рисунка видно, что для диполя в диапазоне λ=10 м, имеющего усиление G=1, его длина lэфф=3,18 м. В диапазоне λ=2м та же самая антенна с эффективной длиной l=3,18 м имеет усиление G=14 дБ.

Рис. 2.56. Зависимость эффективной длины антенны от частоты (длины волны) и усиления