3.3 Диаграммы направленности антенн

Основной характеристикой направленных свойств антенны является ее диаграмма направленности.

Диаграммой направленности антенны (в данном случае приемной, с учетом сделанной оговорки об обратимости) называется наглядное (графическое) изображение зависимости измеряемой на выходе этой антенны ЭДС от угла прихода волны в рассматриваемой плоскости по отношению к максимальному измеренному в этой плоскости значению ЭДС, которое принимается за единицу.

Отсчет угла прихода РВ ведется при этом от направления приема максимальной ЭДС. Такая диаграмма направленности (ДН) носит название нормированной ДН по ЭДС (или по полю) в линейном масштабе.

В каталогах антенн приводятся только их нормированные ДН отдельно в горизонтальной плоскости (Н-плоскости) и отдельно в вертикальной плоскости (Е-плоскости), а для ненаправленных антенн - только в вертикальной плоскости, но иногда они изображаются на одном рисунке разными цветами или разными линиями (например, сплошными и пунктирными).

Те и другие ДН (в Н-плоскости и в Е-плоскости) могут изображаться (и практически одинаково часто) в полярной или в прямоугольной (декартовой) системе координат.

Например, вполне очевидно, что ДН упомянутого выше вертикального диполя в Н-плоскости в полярной системе координат будет изображаться в виде окружности радиуса r=1 с центром, совпадающим с серединой оси вибратора, а в прямоугольной системе координат, где азимутальные углы от 0° до 360° или 180° откладываются по горизонтальной оси - в виде прямой линии, проведенной параллельно этой оси, тоже на расстоянии а=1. А гипотетическая (идеальная) изотропная (всенаправленная) антенна точно такие же, причем, совершенно одинаковые «полярные» и «прямоугольные» нормированные ДН имела бы в обеих плоскостях (Е и Н).

Очевидно также, что нормированные ДН реальных антенн, которые обладают направленностью только в той или иной плоскости (или одновременно в обеих плоскостях Е и Н), всегда будут иметь по крайней мере один радиус-вектор длиной r=1 (при полярном изображении ДН) или по крайней мере одно расстояние а=1 (при ее декартовом изображении), соответствующие направлениям (углам места или азимутальным углам) наилучшего приема.

По сравнению с симметричным вибратором, который, как уже отмечалось, в плоскости, перпендикулярной его оси, является ненаправленной антенной и иногда называется антенной с круговой ДН, гораздо более высокой направленностью, причем в обеих плоскостях Е и Н, обладают антенны типа «волновой канал». Эти антенны состоят из двух или большего числа симметричных вибраторов, расположенных в одной плоскости. Один из вибраторов (к которому подключается фидер антенны) является полуволновым для одной из частот рабочего диапазона антенны. Такие антенны хорошо принимают сигналы своего диапазона в пределах сравнительно небольшого пространственного угла и достаточно эффективно ослабляют ненужные отраженные сигналы, а также помехи, приходящие с других направлений, отличающихся от направления прихода основного полезного сигнала. А будучи передающими, такие антенны как бы концентрируют излучаемую энергию сигнала в пределах того же телесного угла в нужном направлении.

Диаграммы направленности таких антенн многолепестковые: кроме основного (главного) лепестка, они имеют несколько боковых и задних лепестков, в зависимости от числа вибраторов, и являются наиболее наглядными и удобными для иллюстрации и числовой оценки направленных свойств антенн.

Далее >>>