СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕННОЙ МОЩНОСТИ АНТЕННЫ Российский патент 2015 года по МПК G01R3/00 

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения электрических параметров антенн.

В настоящее время существуют способы определения излученной мощности антенн. Известные способы связаны с расчетами, учитывающими величину тока в антенне или напряженность электрического поля, вызванного этим током (см. Айзенберг Г.З. Коротковолновые антенны. М.: Гос. изд., 1962). Расчетная формула для определения излученной мощности следующая:

где: r - радиус сферы, по которой происходит интегрирование мощности;

θ - зенитный угол луча;

φ - азимутальный угол луча;

- напряженность поля, г;

I - ток в вибраторе;

Δ=90°-θ.

При этом полная мощность представляется следующим образом (см. Куликовский А.А. и др. Справочник по радиоэлектронике, т.1., М.: Энергия, 1967)

где: I_A - ток антенны;

R_∑, R_П - сопротивления излучения и потерь соответственно.

Выражение для определения величины Р_А справедливо для электрической цепи с последовательным включением сопротивлений излучения R_∑ и потерь R_П.

Необходимо отметить, что «Максвелл назвал переменное электрическое поле током смещения » (см. Калашников С.Т. Электричество. М.: Наука, 1977). Отсюда следует, что ток в вибраторе, создавший электромагнитное поле мощностью Р_∑, представляет собой ток смещения, что не соответствует принятому в существующем способе выражению для полной мощности Р_А, определяющему излученную мощность через полный ток .

Как известно (см. работу Калашникова С.Г.), внутри проводника имеются ток проводимости, обусловленный движением электрических зарядов в проводнике, и ток смещения. Таким образом, в антенне протекает полный ток, равный сумме токов проводимости и смещения. В этом случае, в соответствии с законом Кирхгофа, эквивалентная схема антенны должна быть представлена в виде двух параллельных цепей - цепи тока проводимости и цепи тока смещения. Это противоречит используемому в настоящее время представлению эквивалентной схемы антенны как последовательного соединения цепи тока проводимости с сопротивлением потерь и цепи тока смещения с сопротивлением излучения.

Целью изобретения является повышения точности определения излученной мощности антенн.

Поставленная цель достигается тем, что определение излученной мощности антенн рассчитывается с учетом наличия в антенне одновременно тока проводимости и тока смещения по формуле:

где: I_A=I_C+I_П - полный ток в основании антенны, равный сумме токов смещения и проводимости;

R_A, Х_А - активное и реактивное сопротивления антенны,

причем в формуле величины I_A, R_A, X_A, а также сопротивление потерь R_П, известны - измерены либо рассчитаны, а величина сопротивления излучения и реактивное сопротивление в цепи проводимости находятся путем решения системы двух уравнений второго порядка с двумя неизвестными R_∑, X_П:

На чертеже представлена эквивалентная схема входного сопротивления антенны, учитывающая существование двух параллельных цепей цепи тока проводимости и цепи тока смещения. Представленная система уравнений, как легко видеть, получена из расчетного соотношения для входного сопротивления эквивалентной схемы антенны.

Следует отметить, что цепь тока смещения не содержит реактивности по той причине, что сопротивление излучения определяется активной мощностью излучения Р_∑ (см. работу Айзенберга Г.З.), подтверждаемой соотношением:

где: - сопротивление электромагнитному полю свободного пространства;

Е - напряженность поля;

r - радиус сферы, по которой происходит интегрирование мощности;

θ - зенитный угол луча;

φ - азимутальный угол луча.

Приведенная выше система уравнений может быть решена, например, построением графиков зависимости R_∑(X_П):

где: Y1(x), Y2(x), Y3(x), Y4(x) - это зависимости R_∑(X_П) для 4-х выражений, определяющих корни 1-го и 2-го уравнений, a=R_A, b=Х_А, c=R_П.

Точка пересечения какой-либо пары графиков Y1(x), Y2(x), Y3(x), Y4(x) является корнями уравнений, удовлетворяющих одновременно оба уравнения (см. И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. Справочник по математике. М.: Наука, 1965). Корни уравнений в точке пересечения этих графиков однозначно определяют значения сопротивления излучения R_∑ и реактивное сопротивление цепи проводимости Х_П, что позволяет определить мощность излучения по формуле, приведенной в формуле изобретения.

Предлагаемое изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано для определения электрических параметров антенн. Техническим результатом является повышение точности определения излученной мощности антенн. Предложен способ определения излученной мощности антенн, отличающийся от известного тем, что полный ток в антенне представлен не одним током антенны, а суммой тока смещения и тока проводимости, что устраняет существующее сегодня противоречие в определении сопротивления излучения без учета тока смещения. 1 ил.

Способ определения излученной мощности антенн, отличающийся тем, что излученная антенной мощность рассчитывается с учетом наличия в антенне одновременно тока проводимости и тока смещения по формуле:

где: I_А=I_С+I_П - полный ток в основании антенны, равный сумме токов смещения и проводимости;
R_А, Х_А - активное и реактивное сопротивления антенны,
причем в формуле величины I_А, R_А, X_А, а также сопротивление потерь R_П, известны - измерены либо рассчитаны, а величина сопротивления излучения и реактивное сопротивление в цепи проводимости находятся путем решения системы двух уравнений второго порядка с двумя неизвестными R_∑, X_П: