-наличия частотной зависимости распределения излучающих токов в апертуре антенны при неизменном характере возбужде ния. В качестве примера на рис. 2.20 приведены эксперименталь ные ДН широкополосной вибраторной антенны;
-изменение условий возбуждения антенны при работе на ча стотах, значительно отличающихся от значений в рабочих поло сах частот. Примером может служить ДН двухэлементной антен ны с последовательным возбуждением (рис. 2.21).
Рис. 2.20. Диаграммы направленности широкополосного плоского вибратора
Рис. 2.21. ДН двухэлементной решетки антенны с последовательным возбуждением: -1.5/0;------------- -2/0;
71
Указанные изменения ДН антенн -^ип (®рФ1)Л>п (®2’Фг) мо
гут стать причиной значительного отличия коэффициентов усиле
ния антенн КУИП, КУРП от значений, соответствующих рабочей
полосе частот.
а б
Рис 2 22 Зависимость реактивной (а) и активной (б) частей ZA
Кроме того, для частот вне рабочей полосы частот изменение коэффициентов усиления связано с наличием частотной зависимос ти их входных импедансов. Действительно, в пределах рабочей по лосы частот обычно входное сопротивление антенны ZA( Дн) прак
тически равно волновому сопротивлению фидера: |
~Z0. При |
значительной частотной расстройке величина ZA(f) может суще ственно отличаться от значений в рабочей полосе частот (рис. 2.22).
Вследствие рассогласования антенны с фидером коэффициент уси ления антенны будет снижаться.
Кроме того, изменение согласования антенн при отклонении частоты от значений в рабочей полосе частот могут быть связаны с изменением амплитудно-фазовых соотношений в фидере, в том чис
72
ле вследствие эффектов многомодового распространения волн в фи дере. В результате интерференции волн, переотраженных между ан тенной и различными нерегулярностями фидера, а также вследствие
немонотонного характера зависимости |
f ) частотная зависимость |
коэффициента усиления антенна также является немонотонной. В практическом плане это означает, что несмотря на общую тенден цию к уменьшению коэффициентов усиления антенн при значитель ной частотной отстройке от частот в рабочей полосе, значения коэф
фициентов усиления антенн и, следовательно, коэффициенты связи антенн могут иметь для некоторых частот значительную величину.
Результатом влияния перечисленных факторов является то, что частотная зависимость коэффициента связи антенн имеет слож ный нерегулярный характер и содержит участки с относительно низкими значениями КУ и всплесками, соответствующихбольшими его значениям. Точный расчет зависимостей коэффициента уси
ления от частоты при больших отстройках от рабочей полосы ча стот для большинства практических антенн провести не удается даже с использованием современных методов электродинамики и мощной вычислительной техники. Поэтому на практике обычно приходится прибегать к использованию эмпирических зависимос тей, построенных на базе опытных данных.
Коэффициент связи антенн с учетом влияния реальных радио трасс. В реальных условиях величина ослабления £свант зависит не только от параметров антенн, но и от условий распространения радиоволн на конкретной радиотрассе. К числу определяющих факторов относятся:
-диапазон частот;
-наличие или отсутствие прямой видимости, а также рассто яние между антеннами источника и рецептора;
-вертикальный профиль подстилающей поверхности;
-характер подстилающей поверхности (суша, водная поверх ность) и ее параметры (волнение, характер растительного покрова);
-метеорологические условия;
-направленность и поляризационные характеристики антенн.
Зависимость коэффициента связи антенн от перечисленных
факторов |
|
ьсват =1(куип,кут,^ип(е1,ф1),грп(е2,ф),/,|т)), |
(2.22) |
73
где |Г)- параметры, характеризующие радиотрассу, имеет чрез
вычайно сложный характер. Более того, в настоящее время не су ществует строгих методов, позволяющих проводить расчеты для конкретной радиотрассы с высокой степенью точности. В боль шинстве случаев на практике при оценках величины £свант прибе гают к использованию различного рода упрощений. В частности, в подавляющем большинстве случаев расчеты строятся на основе
использования соотношения (2.21), в котором член (ХМлТ?)2, со
ответствующий ослаблению в свободном пространстве, заменяет ся на величину L , характеризующую ослабление при распрост ранении радиоволн на конкретной реальной радиотрассе и соот ветствующую коэффициенту связи ненаправленных антенн, рас положенных в точках установки анализируемых антенн.
С точки зрения обеспечения ЭМС взаимодействующих радио
электронных средств наиболее существенными представляются следующие свойства реальных радиотрасс, определяющими их
характер, а также значение величины L |
в конкретных случаях: |
-возможность вследствие рефракции распространения радио волн наиболее длинноволновой части радиочастотного диапазо
на (километровые, гектометровые) на расстояния, превышающие границы прямой видимости (рис. 2.23);
-возможность распространения на большие расстояния ра диоволн декаметрового диапазона из-за отражений от ионосферы (рис. 2.23);
-в отдельных случаях возможность аномального распрост ранения радиоволн метрового и более коротковолновых диапазо
нов вследствие образования приземных волноводов, отражений от элементов рельефа, облаков и др. (рис. 2.23);
-нарушение условий однолучевого механизма распростра
нения радиоволн (характерного для свободного пространства и космических радиотрасс) вблизи поверхности земли. Следствием многолучевого распространения радиоволн на приземных радио трассах является немонотонный характер зависимости ослабления от расстояния вследствие интерференции волн, прошедших по раз личным путям от источника до рецептора (рис. 2.23);
74
- сложный характер влияния крупномасштабных элементов рельефа, проявляющийся не только в эффекте затенения, увеличи вающем затухание, но и в дифракционных эффектах, снижающих затухание волн в областях тени (рис. 2.23).
Рис. 2.23. Загоризонтное распространение РВ.
1 - ионосферное: 2 - отражение от метеоритных следов; 3 - отражение от метеообразо ваний. 4 - рассеяние на препятствиях, 5 - передача направляемыми волнами
Рис. 2.24. Затенение элементами рельефа
Расчет величины затухания на конкретной радиотрассе пред ставляет собой задачу чрезвычайной сложности. Точный расчет в настоящее время можно осуществить только для ограниченного числа простых по существу модельных ситуаций: распростране ние волн над гладкой плоской поверхностью, дифракция на эле-
75