Антенны

Это обстоятельство приводит к уменьшению коэффициента k по мере уменьшения отношения ρ0/f Однако с другой стороны, уменьшение отношения ρ0/f сопровождается увеличением равномерности облучения зеркала, что сопровождается увеличением коэффициента k. В результате действия двух указанных факторов получается оптимальное соотношение ρ0/f, которое в случае элементарного вибратора с рефлектором равно 1,3.

η – коэффициент использования поверхности рефлектора, показывающий, какая доля мощности сигнала, собранной рефлектором, попадает в облучатель. Из формулы следует, что сигналы на выходах антенн с рефлекторами, у которых одинаковые эффективные площади в диапазонах 4 ГГц (λ = 7,5 см) и 12 ГГц (λ = 2,5 см), будут отличаться в 9 раз, однако на самом деле такого отличия нет: в свободном пространстве происходит затухание энергии электромагнитных волн, определяемое уменьшением плотности потока мощности при удалении от источника (антенны-передатчика).

Затухание L0 растет при увеличении расстояния R и уменьшении длины волны λ электромагнитных колебаний в соответствии с формулой: L0 = 16π2R2/λ2.

Таким образом, при одинаковой площади параболических рефлекторов приемных антенн и одинаковых мощностях передатчиков сигналы на выходах антенн в диапазонах 4 и 14 ГГц будут примерно одинаковы.

Коэффициент усиления G по мощности антенны с параболическим рефлектором диаметром Dr повышается при увеличении эффективной площади рефлектора Sэф и при уменьшении длинны волны λ принимаемого сигнала. Его находят по формуле (в относительных единицах):

G = 4πSэф/λ2, где Sэф = ηπDr2/4.

Таким образом, коэффициент усиления параболической антенны зависит от диаметра параболоида: чем больше диаметр зеркала, тем выше коэффициент усиления.

Зависимость коэффициента усиления параболической антенны от диаметра приведена ниже:

Роль коэффициента усиления параболической антенны можно проанализировать с помощью электрической лампочки (рис. 36 а). Свет равномерно рассеивается в окружающее пространство, и глаз наблюдателя ощущает определенный уровень освещенности, соответствующий мощности электролампочки.

Рис. 36

Однако если источник света поместить в фокус параболоида с коэффициентом усиления в 300 раз (рис. 36б), его лучи после отражения поверхностью параболоида окажутся параллельны его оси, а сила цвета будет эквивалентна источнику мощностью 13 500 Вт. Такую освещенность глаз наблюдателя воспринять не может. На этом свойстве в частности основан принцип работы прожектора.

Таким образом, антенный параболоид, строго говоря, не является антенной в ее понимании как преобразователя напряженности электромагнитного поля в напряжение сигнала. Параболоид – это лишь отражатель радиоволн, концентрирующий их в фокусе, куда и должна быть помещена активная антенна (облучатель).

Диаграмма направленности параболической антенны, приведенная на рис. 37, характеризует зависимость амплитуды напряженности электрического поля Е, создаваемого в некоторой точке, от направления на эту точку. При этом расстояние от антенны до данной точки остается постоянным.

Рис. 37