Коэффициент усиления антенны
Определение и формула коэффициента усиления антенны
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 () соотношением:
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:
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
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:
Примем во внимание, что коэффициент направленного действия задан в дБ:
Следовательно:
Проведем вычисления:
|
Ответ | G=10. |
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?
Рис. 1 |
Решение | Коэффициенты усиления даны в дБ, значит результирующий коэффициент усиления (G) антенны найдем как алгебраическую сумму, коэффициентов отдельных передающих антенн:
Вычислим коэффициент усиления:
Учтем, что:
По определению коэффициента усиления антенны:
Получаем: мВт |
Ответ | мВт |