Понятие о диаграммах направленности

Из соотношений (1.85) и (1.86) для векторов поля в дальней зоне видно, что угловое распределение составляющих векторов E и H характеризуется функциями и , зависящими от угловых координат и . Эти функции называются диаграммами направленности по полю для соответствующих компонент электрического вектора, возбуждаемого заданной системой токов. Поскольку в общем случае и комплексны, они могут быть разбиты на амплитудные и фазовые диаграммы направленности. На практике обычно используются амплитудные диаграммы направленности и .

При наличии одновременно электрических и магнитных токов диаграммы направленности по полю определяются следующими соотношениями:

Помимо диаграмм направленности по полю, используется понятие диаграммы направленности по мощности, характеризующей угловое распределение излучаемой мощности.

Поток мощности, излучаемый в направлении , и отнесенный к единице телесного угла, при наличии только электрических токов пропорционален функции , называемой диаграммой направленности по мощности.

Поскольку парциальные мощности, вычисляемые по соответствующим компонентам векторов, аддитивны, можно считать, что

где и называются парциальными диаграммами направленности по мощности.

Для удобства графического изображения диаграмм направленности по полю и мощности их нормируют к единице, т.е. используют функции вида

(1.87)

(1.88)

Для оценки эффективности антенны вводится коэффициент направленного действия , который показывает, во сколько раз излучаемый в направлении , поток мощности превышает поток мощности в том же направлении от гипотетической ненаправленной антенны, имеющей ту же суммарную мощность излучения.

В соответствии с определением

(1.89)

На практике обычно представляет интерес максимальное значение

(1.90)

Поляризационные характеристики поля

Поляризационные характеристики - важнейшие характеристик излучаемого поля. Различают поля с линейной и эллиптической поляризациями.

При линейной поляризации вектор E в течение времени не изменяет своего пространственного расположения (изменяется лишь его направление на противоположное). При этом под плоскостью поляризации понимают плоскость, проходящую через вектор E и вектор Пойнтинга П, определяющий направление распространения волны (рис.1.9,а, где T – период колебания).

При эллиптической поляризации (а также в частном случае круговой) вектор E изменяет свое направление в пространстве, и его годограф описывает пространственную периодическую кривую. Если спроектировать годограф вектора на плоскость, перпендикулярную вектору П (фазовую плоскость), то получим в общем случае эллипс с полуосями a и b, называемый поляризационным (рис.1.9,б).

Эллиптическая поляризация характеризуется коэффициентом эллиптичности, при этом в общем случае . В случае эллипс вырождается в окружность, и такая поляризация называется круговой.

Если направление вращения вектора E соответствует правилу правого винта, как показано на рис.1.9,б, эллиптически поляризованное поле считается полем правого вращения . В противном случае эллиптически поляризованное поле является полем левого вращения .