Сопротивление излучения антенны

Каждый элемент передающей антенны участвует в излучении, излучая парциальную мощность Δp (рис. 2.55). Сумма всех мощностей всех парциальных элементов и составляет результирующий поток энергии. Парциальная мощность излучения элемента Δl зависит от места расположения элемента на антенне, так как значения токов, проходящих через различные элементы, различны и, кроме того, зависят от значения тока IA, подводимого к входным клеммам (зажимам) антенны.

Рис. 2.54. Номограмма для определения усиления антенны и ее эффективной площади раскрыва по заданным значениям ширины диаграммы направленности.

Взяв отношение мощности Ризл к квадрату тока, получим, что в точках АА $$\begin{equation}Z_{изл\;A}=R_{изл\;A}+iX_{изл\;A}=\frac{P_{изл}}{I_{A}^2}\end{equation}\tag{2.132}$$

В резонансных антеннах сопротивление излучения, называемое характеристическим сопротивлением, относят к точкам, соответствующим максимальному значению тока.

Для бесконечно тонкой антенны, распределение тока на которой синусоидально, оба сопротивления связаны между собой зависимостью $$\begin{equation}Z_{вх\;A}=\frac{Z_{изл}}{\cos^2{kx}}\end{equation}\tag{2.133}$$ где ZвхА — входное сопротивление антенны относительно точек AA, Zизл — сопротивление излучения антенны; kx — фазовое распределение от точки питания до точки, соответствующей максимальному значению тока.

Рис. 2.55. Входное сопротивление антенны.$$\begin{equation}I_A=I_{max}\cos{kx}\end{equation}\tag{2.134}$$

Ток, проходящий через входные клеммы антенны, где Imax — максимальное значение тока.

Ток, проходящий по антенне, выполненной из материала с конечной проводимостью σ, выделяет тепловую мощность $$\begin{equation}P_и=R_иI_A^2\end{equation}\tag{2.135}$$ где IA — ток в антенне: Rп — сопротивление потерь в антенне. Сопротивление .потерь Rп зависит не только от проводимости σ материала, но и от характера распределения тока по антенне.

Сумма обоих сопротивлений (сопротивления потерь н сопротивления излучения) и составляет входное сопротивление антенны. $$\begin{equation}R_{вх}=R_п+R_{изл}\end{equation}\tag{2.136}$$

Понятие входного сопротивления можно отнести и к приемной антенне. Для приемной антенны справедливо соотношение $$\begin{equation}\eta=\frac{R_{изл}}{R_{вх}}\end{equation}\tag{2.137}$$ где η — коэффициент полезного действия Из этой формулы следует, что антенна, имеющая большее значение сопротивления излучения Rизл, имеет и большее значение коэффициента полезного действия.

Отметим, что для источника питания антенна представляет собой сопротивление $$\begin{equation}Z_A=R_A+iX_A\end{equation}\tag{2.138}$$

Для антенны, настроенной в резонанс, сопротивление ZA имеет только действительную составляющую (ХА = 0). При незначительной отстройке антенны от резонанса (например, изменением частоты или длины антенны) наблюдается существенное возрастание XA при практически постоянном значении RA.

Приведем типичные значения входного сопротивления антенн, имеющих длину l и выполненных из провода диаметра d:

диполь полуволновый.....RA=60÷75 Ом

диполь волновой.......RA=600÷3000 Ом

петлевой диполь.......RA=230÷300 Ом

Приведенные данные справедливы при условии, что 70≤l/d≤10 000.