Онлайн калькуляторы

На нашем сайте собрано более 100 бесплатных онлайн калькуляторов по математике, геометрии и физике.

Справочник

Основные формулы, таблицы и теоремы для учащихся. Все что нужно, чтобы сделать домашнее задание!

Заказать решение

Не можете решить контрольную?!
Мы поможем! Более 20 000 авторов выполнят вашу работу от 100 руб!

Коэффициент усиления антенны

Определение и формула коэффициента усиления антенны

ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Коэффициентом усиления антенны называют отношение мощности на входе у эталонной изотропной антенны к мощности исследуемой антенны, если при помощи этих антенн в избранном направлении на одинаковом расстоянии они создают одинаковые величины напряженности поля или плотности потока мощности.

Можно определение коэффициента усиления представить несколько иначе: Коэффициент усиления антенны — это относительная величина, отражающая эффективность рассматриваемой антенны в сравнении с полуволновым диполем (изотропным излучателем).

Чаще всего обозначением для коэффициента усиления служит буква G.

Коэффициент усиления антенны показывает, какова способность антенны концентрировать сигнал в определенном направлении. Антенны предназначены не для усиления, а для концентрации сигнала в избранном направлении. Коэффициент усиления антенны является количественной характеристикой возможности антенны сконцентрировать мощность электромагнитного излучения в узком пучке, при учете потерь на конструктивных элементах антенны и близких к ней объектах.

Коэффициент усиления антенны связан с коэффициентом направленного действия (D) и КПД антенны (\eta) соотношением:

    \[G=D\cdot \eta  \qquad (1)\]

Так же говорят, что коэффициент усиления антенны отражает, во сколько раз следует увеличить мощность на входе антенны, если заменить рассматриваемую антенну идеальной ненаправленной антенной и при этом плотность потока мощности электромагнитной волны, которую излучает антенна измениться в точке, где проводится наблюдение, не должно. Считают, что КПД ненаправленной антенны равен одному.

Из двух антенн, обладающих одинаковыми коэффициентами усиления и сходными конструкциями, меньшие размеры будет иметь та антенна, которая назначается для приема волн меньшей длины.

Введение коэффициента усиления антенны, как самостоятельного параметра связано с тем, что эту величину можно измерить при помощи метода сравнения. При этом используется эталонная антенна с известным коэффициентом усиления.

Диаграмма направленности

Направленность антенны показывает, как изменяется коэффициент усиления антенны в зависимости от направления. Для изображения направленности применяют специальные графики, которые называют диаграммами направленности. Направленность связана с конструкцией антенны. Диаграммы направленности рассматривают для горизонтальных и вертикальных плоскостей.

Единицы измерения коэффициента усиления антенны

Коэффициент усиления антенны может быть безразмерным или может быть выражен в децибелах. При этом:

    \[G_{db}=10{\lg  \left(G\right)\ }\]

Коэффициент усиления антенны по отношению к диполю, обычно представлен в дБ, а в отношении к изотропному излучателю в дБи. Например, если G=5 дБи, то в отношении к диполю G=5-2,14=2,86дБ.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1
Задание Каков коэффициент усиления антенны, если ее КПД равен 0,5 при коэффициенте направленного действия 13 дБ?
Решение В качестве основы для решения задачи используем формулу для коэффициента усиления:

    \[G=D\cdot \eta \qquad \left(1.1\right)\]

Примем во внимание, что коэффициент направленного действия задан в дБ:

    \[D_{db}=10{\lg  \left(D\right)\to \ }D={10}^{\frac{D_{db}}{10}}\]

Следовательно:

    \[G={10}^{\frac{D_{db}}{10}}\cdot \eta \]

Проведем вычисления:

    \[G={10}^{\frac{13}{10}}\cdot 0,5\approx 10\]

Ответ G=10.
ПРИМЕР 2
Задание На вход системы последовательных передающих устройств (рис.1) подана мощность 8 мВт. Первый компонент системы имеет затухание 24 дБ, второй элемент усиливает сигнал (коэффициент усиления 35 дБ), третий с затуханием 10 дБ. Какой будет мощность на выходе?
Формула коэффициента усиления антенны

Рис. 1

Решение Коэффициенты усиления даны в дБ, значит результирующий коэффициент усиления (G) антенны найдем как алгебраическую сумму, коэффициентов отдельных передающих антенн:

    \[G=G_1+G_2+G_3 \qquad \left(2.1\right)\]

Вычислим коэффициент усиления:

    \[G=-24+35-10=1\qquad \left(dB\right)\]

Учтем, что:

    \[G_{db}=10{\lg  \left(G\right)=1\to G={10}^{0,1}\ }\]

По определению коэффициента усиления антенны:

    \[G=\frac{P_{vih}}{P_{vh}}\to P_{vih}=GP_{vh} \qquad \left(2.2\right)\]

Получаем:

P_{vih}={10}^{0,1}\cdot 8=10 мВт

Ответ P_{vih}=10 мВт
Нужна помощь с
решением задач?
Более 500 авторов онлайн и готовы помочь тебе прямо сейчас! Цена от 20 рублей за задачу. Сейчас у нас проходит акция, мы дарим 100 руб на первый заказ.