|
|||||||
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция |
Формула идеальной радиопередачи
Свободное пространство можно рассматривать как однородную непоглощающую среду с ε =1. В действительности таких сред не существует, однако выражения, описывающие условия распространения радиоволн в этом простейшем случае, являются фундаментальными. Распространение радиоволн в более сложных случаях характеризуется теми же выражениями с внесением в них множителей, учитывающих влияние конкретных условий распространения.
Для проектирования различных радиосистем необходимо определять напряженность электрического поля радиоволны в месте приема или мощность на входе приемного устройства.
Для свободного пространства плотность энергии П (Вт/м 2) на расстоянии r (м) от точечного источника, излучающего радиоволны равномерно во всех направлениях, связана с мощностью, излучаемой этим источником Ризл (Вт) следующей зависимостью: , где П – модуль вектора Пойнтинга.
На практике антенна излучает энергию по разным направлениям неравномерно. Для учета степени неравномерности излучения вводят коэффициент направленного действия антенны.
Коэффициент направленного действия антенны D показывает, во сколько раз изменяется плотность мощности на данном расстоянии от излучателя при направленном излучателе по сравнению с ненаправленным (изотропным) излучателем.
При использовании направленного излучателя происходит пространственное перераспределение мощности, в результате чего в некоторых направлениях плотность мощности повышается, а в других снижается по сравнению со случаем использования изотропного излучателя. Применение направленных антенн позволяет получить в D раз большую плотность мощности в точке приема или в D раз снизить мощность передатчика.
Величина D является функцией углов наблюдения: в горизонтальной плоскости ξ и в вертикальной q (рис 1.2). Обычно антенна создает максимальное излучение лишь в некотором направлении (ξ0 θ0), для которого D приобретает максимальное значение Dмакс=D(ξ0 θ0). Зависимость величин D от углов ξ и θ называют диаграммой направленности антенны по мощности, а отношение F 2 (ξ,θ)= D(ξ θ)/Dмакс - нормированной диаграммой направленности по мощности (рис.1.2).
Плотность мощности на расстоянии r от направленной излучающей антенны
.
Амплитуда напряженности электрического поля радиоволны в свободном пространстве связана с плотностью энергии этой волны (через сопротивление свободного пространства Z0) E2m cв =2Z0 П = 240p П,
откуда определяется амплитудное значение напряженности электрического поля в свободном пространстве Еm cв (В/м) на заданном расстоянии r (м) от излучателя:
(1.1)
Мощность на входе приемника, согласованного с антенной, находящейся на расстоянии r от излучателя,
, (1.2) где
— эффективная площадь приемной антенны, характеризующая площадь фронта волны, из которой антенна извлекает энергию.
Мощность Рпр.св удобно определять непосредственно через мощность Pизл и величину Dизл излучающей антенны:
. (1.3) Это выражение называется формулой идеальной радиопередачи.
Ослабление мощности при распространении радиоволн в свободном пространстве, определяемое как отношение Рпр.св / Pизл, называют потерями передачи в свободном пространстве. При ненаправленных передающей и приемной антеннах это отношение B0(дБ) рассчитывают по формуле:
, (1.4)
где Р — мощность, Вт; r — расстояние, км; ƒ — частота, МГц.
Применение направленных антенн эквивалентно увеличению излучаемой мощности в раз.
Напомним, что поляризация радиоволн определяется ориентировкой вектора напряженности электрического поля радиоволны в пространстве, причем направление вектора определяет направление поляризации [2].В зависимости от изменения направления вектора поляризация может быть линейной, круговой и эллиптической. Вид поляризации радиоволн в свободном пространстве определяется типом излучателя (антенны). Например, антенна-вибратор излучает в свободном пространстве линейно поляризованную волну.
Для получения волн с круговой поляризацией достаточно иметь в качестве передающей антенны два линейных вибратора, смещенных в пространстве на 90° один относительно другого и питать их токами равной амплитуды со сдвигом по фазе на 90°. Радиоволны с круговой поляризацией излучают, например, спиральная и турникетная антенны. Подобный вид поляризации находит широкое применение в телевидении и радиолокации.
Эллиптически поляризованная волна может быть создана, например, с помощью антенн, в виде двух скрещенных вибраторов, плечи которых питают токами с разной амплитудой.
Для эффективного приема характер поляризации поля принимаемой волны и поляризационные свойства приемной антенны должны совпадать. Формулы (1.2) и (1.3) справедливы в случае совпадения характера и направления поляризации электрического поля и приемной антенны. Если совпадение отсутствует, мощность в приемной антенне уменьшается и в указанные формулы вводят поправки. Например, для наиболее эффективного приема волны с линейной поляризацией вибратор приемной антенны должен быть ориентирован параллельно вектору . Если направление вектора перпендикулярно оси приемного вибратора, то приема не будет.
Поиск по сайту: |
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Студалл.Орг (0.004 сек.) |