Рівень задніх і бічних пелюсток діаграми спрямованості по напрузі γυ визначається як відношення ЕРС на клемах антени при прийомі-з боку максимуму заднього або бокового пелюстка до ЕРС з боку максимуму основної пелюстки Коли антена має кілька задніх і бічних пелюсток різної величини, то вказується звичайно рівень найбільшого пелюстки Рівень задніх і бічних пелюсток можна визначити також по потужності (γΡ), Звівши в квадрат рівень задніх і бічних пелюсток по напрузі На діаграмі спрямованості, що на рис 16, задні і бічні пелюстки мають однаковий рівень, рівний 0,13 (13%) по ЕРС або 0,017 (1,7%) по потужності Задні і бічні пелюстки спрямованих приймальних телевізійних антен перебувають звичайно в межах 0,1 .., 25 (по напрузі)

Рис 17

У літературі при описі спрямованих властивостей приймальних телевізійних антен часто вказують рівень задніх і бічних пелюсток, рівний середньому арифметичному з рівнів пелюсток на середній і крайніх частотах телевізійного каналу Припустимо, що рівень пелюсток (по ЕРС) діаграми спрямованості антени 3-го каналу (f = 76 .. 84 МГц) становить: на частотах 75 МГц – 0,18 80 МГц – 0,1 84 МГц – 0,23 Середній рівень пелюсток буде дорівнює (0,18 +0,1 +0,23) / 3, тобто 0,17 Перешкодозахищеність антени може бути охарактеризована середнім рівнем пелюсток тільки в тому випадку, якщо в смузі частот телевізійного каналу немає різких «викидів» рівня пелюсток, які значно перевищують середній рівень

Необхідно зробити важливе зауваження, що стосується помехозащищенности антени з вертикальною поляризацією Звернемося до діаграми спрямованості, що на рис 16 На цій діаграмі, характерною для антен горизонтальній поляризації в горизонтальній площині, основна пелюстка відділений від задніх та бокових пелюсток напрямками нульового прийому Антени вертикальної поляризації (наприклад, антени «Хвильовий канал» з вертикальним розташуванням вібраторів) напрямків нульового прийому в горизонтальній площині не мають Тому задні і бічні пелюстки в цьому випадку однозначно не визначені і перешкодозахищеність визначається на практиці, як Ставлення рівня сигналу, прийнятого з переднього напрямки, до рівня сигналу, прийнятого з заднього напрямки

Коефіцієнт посилення Чим спрямована антена, тобто чим менше кут розчину основного пелюстки і менше рівень задніх і бічних пелюсток діаграми спрямованості, тим більше ЕРС на клемах антени

Уявімо собі, що в деяку точку електромагнітного поля поміщений симетричний полуволновий вібратор, орієнтований на максимум прийому, тобто розташований так, що його поздовжня вісь перпендикулярна напрямку приходу радіохвилі На підключеної до вібратора узгодженої навантаженні розвивається певна напруга Ui, залежне від напруженості поля в точці прийому Помістимо далі в ту ж точку поля замість півхвильового вібратора орієнтовану на максимум прийому антену з більшою спрямованістю, наприклад антену типу «хвильовий канал», діаграма спрямованості якій зображена на рис 16 Будемо вважати, що ця антена має ту ж навантаження, що і полуволновий вібратор, і так само з нею узгоджена Так як антена «хвильовий канал» є більш спрямованої, ніж полуволновий вібратор, то і напруга на її навантаженні U2 буде більше Ставлення напруг U2/ Ui і являє собою коефіцієнт посилення Кі чотирьохелементним антени по напрузі або, як його інакше називають, по «полю»

Таким чином, коефіцієнт посилення по напрузі або по «полю» можна визначити як відношення напруги, развиваемого антеною на узгодженому навантаженні, до напруги, развиваемому на тому ж навантаженні узгодженим з нею напівхвильового вібратором Обидві антени вважаються розташованими в тій же точці електромагнітного поля і орієнтованими на максимум прийому Часто застосовується також поняття коефіцієнта посилення по потужності Кр, який дорівнює квадрату коефіцієнта посилення по напрузі (КР = Кі2)

У визначенні коефіцієнта посилення необхідно підкреслити два моменти По-перше, для того щоб антени різних конструкцій можна було соноставіть один з одним, кожну з них порівнюють з однією і тієї ж антеною – напівхвильового вібратором, який вважається еталонною антеною Подруге, для отримання на практиці виграшу в напрузі або потужності, що визначаються коефіцієнтом посилення, потрібно зорієнтувати антену на максимум прийнятого сигналу, тобто так, щоб максимум головного пелюстка діаграми спрямованості був орієнтований у бік приходу радіохвилі Коефіцієнт посилення залежить від типу і конструкції антени Звернемося для пояснень до антени типу «хвильовий канал» Коефіцієнт посилення цієї антени зростає із збільшенням числа директорів Четирьохелементна антена (рефлектор, активний вібратор і два директора) має коефіцієнт посилення по напрузі, що дорівнює 2 семіелементная (рефлектор, активний вібратор і пять директорів) – 2,7 Це означає, що якщо замість півхвильового

вібратора використовувати чотирьохелементним антену) то напруга на вході телевізійного приймача зросте в 2 рази (потужність в 4 рази), а семіелементную-в 2,7 рази (потужність в 7,3 рази)

Значення коефіцієнта посилення антени вказують у літературі або па відношенню до напівхвильового вібратора, або по відношенню до так званого ізотропному випромінювача Ізотропний випромінювач являє собою таку уявну антену, у якої повністю відсутні спрямовані властивості, і просторова діаграма спрямованості має відповідно * вид-сфери У природі ізотропних випромінювачів не існує, і такий випромінювач є просто зручним еталоном, з яким можна порівнювати спрямовані властивості різних антен Розрахункове значення коефіцієнта посилення напівхвильового вібратора по напрузі відносно ізотропного випромінювача складає 1,28 (215 дБ) Тому якщо відомий коефіцієнт посилення какойлибо антени по напрузі відносно ізотропного випромінювача, то, розділивши його на 1,28 отримаємо коефіцієнт посилення цієї антени щодо напівхвильового вібратора Коли коефіцієнт підсилення відносно ізотропного випромінювача вказаний в децибелах, то для визначення коефіцієнта підсилення відносно напівхвильового вібратора потрібно відняти 2,15 дБ Наприклад, коефіцієнт посилення по напрузі відносно ізотропного випромінювача дорівнює 2,5 (8 дБ) Тоді коефіцієнт посилення цієї ж антени щодо напівхвильового вібратора складе 2,5 / 1,28, тобто 1,95 ^ а в децибелах 8-2,15 = 5,85 дБ

Природно, що реальний виграш за рівнем сигналу на вході телевізора, що дається тій чи іншій антеною, не залежить від того, по відношенню до якої еталонної антени-напівхвильового вібратора або ізотропному випромінювача – вказано коефіцієнт підсилення У цій книзі значення коефіцієнта посилення вказані по відношенню до напівхвильового вібратора

У літературі спрямовані властивості антен часто оцінюють коефіцієнт тому спрямованої дії КНД, який являє собою виграш в потужності сигналу в навантаженні за умови, що антена не має втрат Коефіцієнт спрямованої дії повязаний з коефіцієнтом підсилення по потужності Кр співвідношенням

де η – коефіцієнт корисної дії антени (ККД)

Оскільки будь-яка антена має втрати (в провідниках і ізоляторах), то її ККД завжди менше одиниці На метрових і дециметрових хвилях ККД близький до одиниці і реальний ^ виграш в рівні сигналу, що дається антеною, практично дорівнює теоретичному виграшу, що визначається формою діаграми спрямованості

Методи експериментального визначення коефіцієнта посилення антени, описані в гл 8, вельми трудомісткі У той же час коефіцієнт посилення неважко підрахувати, якщо виміряти кути розчину головного пелюстка діаграми спрямованості в горизонтальній і вертикальній площинах Зауважимо, що вимірювання кута розчину у вертикальній плоскоості можна замінити вимірюванням кута розчину в горизонтальній плойок ості якщо при вимірах попередньо

повернути випробувану й опромінювали антени навколо поздовжньої осі на 90 °г тобто змінивши вид поляризації

/ Коефіцієнт посилення по потужності щодо напівхвильового вібратора підраховується за формулою Κρ = 25154/φψ,

де φ і ψ – кути розчину діаграми спрямованості в горизонтальній і вертикальній площинах, град, за рівнем 0,7 напруги

Коефіцієнт посилення, дБ,

K = 101g Кр

Діюча довжина Ьд Параметр, що дозволяє визначити ЕРС е на затискачах найпростіших антен – півхвильових вібраторів і рамок: е = ЕЬд,

де Е – напруженість поля

Діюча довжина лінійного напівхвильового вібратора дорівнює λ / π (λ – довжина хвилі, π = 3,14), петлевого півхвильового вібратора-2λ / π

Поняття діючої довжини має простий фізичний зміст Звернемося до рис 18, де показаний полуволновий вібратор Ток вздовж вібратора розподілений по синусоїді (рис 18, а) з1 максимумом в центрі вібратора і нулями по краях Заштрихованная площа може бути умовно названа «площею струму» Si Уявімо собі інший вібратор (мал 18,6), що відрізняється від півхвильового тим, що струм уздовж його довжини розподілений рівномірно з тією ж амплітудою, що і в центрі півхвильового вібратора Для того щоб «площа струму» S2 другого, уявного, вібратора дорівнювала «площі струму» півхвильового вібратора, потрібно, щоб довжина другого вібратора дорівнювала λ / π Ця довжина і називається діючої довжиною півхвильового вібратора Таким чином ^ діюча довжина напівхвильового вібратора дорівнює довжині такого уявного вібратора с, рівномірним розподілом струму, який має «площа струму», рівновелику «площі струму» півхвильового вібратора Діюча довжина напівхвильового вібратора в межах смуги частот одного телевізійного каналу від частоти залежить мало і в розрахунках можна вважати її постійною

Вхідний опір Віддача потужності з антени в навантаження визначається співвідношенням між вхідним опором антени, яке1 може розглядатися як її внутрішній опір, і опором навантаження При незмінних розмірах антени вхідний опір залежить від частотиг а при незмінній частоті – від розмірів

У загальному випадку вхідний опір є комплексним, тобто складається з активної і реактивної складових Чисто активним опір стає лише за певних співвідношеннях між розмірами антени і частотою (точки резонансу)

Розглянемо для прикладу, як змінюється вхідний опір симетричного лінійного вібратора при зміні його довжини Дуже короткий вібратор, довжина якого значно менше довжини хвилі, має вхідний опір,, що складається з активної складової і реактивної складової ємнісного характеру Значення активної складової дуже мало і вимірюється частками або одиницями ом, реактивної складової – Дуже велике (одиниці або десятки килоом) У міру збільшення довжини вібратора активна складова зростає, реактивна знижується При довжині, рівній λ / 4, активна складова має значення близько 15 .. 20 Ом, реактивна – близько 400 .. 500 Ом Коли довжина вібратора близька до λ / 2, активна складова стає рівною 73 Ом, а емкостная звертається в нуль Настає перший (полуволновий) резонанс При довжині вібратора між λ / 2 і λ вхідний Опір знову стає * комплексним (індуктивного характеру), а при довжині, рівній λ, настає другий (хвильовий) резонанс Надалі резонанси повторюються через кожні λ / 2, причому вхідний опір в районі непарних резонансів (λ / 2Γ 3λ / 2 і т д) відносно невелике (близько сотень ом), а в районі чорних резонансів (λ, 2λ і т д) досягає декількох кіло

Найбільш зручним з точки зору узгодження з кабелем є вібратор, що працює в режимі першого резонансу, тобто полуволновий вібратор . Тому він використовується як в якості самостійної антени, так і в якості активного вібратора багатоелементних антен типу «хвильовий канал» В якості активного вібратора багатоелементних антен використовується також петлевий полуволновий вібратор, вхідний опір якого перевищує вхідний опір лінійного напівхвильового вібратора в 4 рази і склад ляє 292 Ом

Вхідний опір симетричних півхвильових вібраторів, лінійних і петльових, що працюють у складі багатоелементних антен в якості активних вібраторів, може значною мірою відрізнятися від вхідного опору тих же вібраторів у вільному просторі Тому при налаштуванні багатоелементних антен необхідно звернути увагу на отримання вхідного опору в робочій смузі частот близького до хвильовому опору кабелю (ζΒ= 75 Ом), що необхідно для забезпечення досить низького КСВ в кабелі (не більше 2 .. 2,5)

Децибельних система оцінки параметрів антен У техніці приймальних телевізійних антен, як і в ряді другйх областей радіозвязку і радіомовлення, широко застосовується дуже зручна децибельних система порівняння рівнів сигналів

Основне визначення децибели (дБ) полягає в наступному Припустимо, що нам потрібно порівняти між собою потужності Pi і Р2, Що розвиваються на деяких опорах Ri і R2 Ставлення потужностей Pi і Р2 «В разах» є Р1/Р2 Це відношення потужностей «в разах» можна представити як разлость рівнів сигналів N, дБ

Якщо потужність Pi більше потужності Ρ2(Ρι>Ρ2), То ставлення Ρι / Ρ2 більше одиниці і різниця рівнів сигналів в децибелах виходить позитивною (+ дБ), що відповідає посиленню сигналу При Ρι <