Коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором

Антенна Харченко с рефлектором представляет собой компактную конструкцию, состоящую из активного элемента (ислучателя) и пассивного элемента – рефлектора. Рефлектор имеет форму параболоида, который направляет входящие на антенну волны на искатели. Таким образом, благодаря рефлектору, антенна Харченко может достигать более высокого усиления, чем стандартные антенны.

Расчет коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором основан на использовании конкретных формул и данных о геометрических параметрах антенны. Он зависит от размеров рефлектора, угла наклона парсезона, рабочей частоты, глубины рефлектора и других факторов. Для рассчета коэффициента усиления можно использовать различные программы, специализированные калькуляторы или формулы, доступные в научных и технических руководствах.

Примером расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором может служить следующая формула: G = D * K, где G — коэффициент усиления, D — диаметр рефлектора, K — коэффициент унаправленности. Расчеты помогут оптимизировать работу антенны Харченко и достичь наилучших результатов при передаче и приеме электромагнитных сигналов.

Коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором:

Коэффициент усиления (G) антенны Харченко с рефлектором выражается в децибелах (дБ) и показывает, во сколько раз мощность электромагнитного излучения в направлении основного лепестка усиливается по сравнению с идеальной изотропной антенной (антенной, излучающей равномерно во все направления).

Рассчитать коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором можно по следующей формуле:

Где:

• G – коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором;
• G0 – коэффициент усиления без рефлектора (для основной антенны);
• Gref – коэффициент усиления рефлектора.

Итак, для расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором необходимо знать значения коэффициентов усиления без рефлектора и рефлектора. После подстановки значений в формулу можно получить окончательное значение коэффициента усиления.

Пример расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором:

Допустим, что коэффициент усиления без рефлектора (G0) равен 10 дБ, а коэффициент усиления рефлектора (Gref) равен 8 дБ. С использованием указанных значений, коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором можно рассчитать следующим образом:

Таким образом, в данном примере коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором составляет 80 дБ.

Подробное объяснение

Для расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором необходимо знать геометрические параметры антенной системы, такие как диаметр рефлектора, диаметр излучающего витка, длину излучающего витка, а также электрические характеристики, например, частоту работы антенны, коэффициент зависимости от угла нацеливания и диаграмму направленности антенны.

Расчет коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором может быть выполнен с использованием специальных программных средств, таких как антенный моделировщик или электромагнитный симулятор. В этих программах необходимо указать параметры антенной системы и получить в результате значения коэффициента усиления.

Пример расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором:

1. Исходные данные: диаметр рефлектора – 2 м, диаметр излучающего витка – 0,5 м, длина излучающего витка – 1 м, частота работы антенны – 1 ГГц.
2. Подставляем значения в формулу для расчета коэффициента усиления: G = (π * D * D) / (λ * λ), где G – коэффициент усиления, D – диаметр рефлектора, λ – длина волны.
3. Вычисляем длину волны по формуле: λ = c / f, где c – скорость света (около 3 * 10^8 м/с), f – частота работы антенны.
4. Получаем значение длины волны: λ = 3 * 10^8 / 10^9 = 0,3 м.
5. Подставляем значения в формулу для расчета коэффициента усиления: G = (π * 2 * 2) / (0,3 * 0,3) = 41,96.

Таким образом, коэффициент усиления антенны Харченко с рефлектором равен 41,96. Это означает, что данная антенна с рефлектором способна усилить принимаемые или передаваемые электромагнитные сигналы почти в 42 раза по сравнению с антенной без рефлектора.

Примеры расчета

Для лучшего понимания принципа работы и расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором, рассмотрим несколько примеров.

Пример 1:

Предположим, что у нас есть антенна с параметрами: длина передатчика L1 = 1 м, длина рефлектора L2 = 0,5 м, диаметр апертуры D = 0,5 м, заявленная прямивая коэффициента усиления антенны G = 20 дБи.

Для начала, определим эффективное число апертурных заграждений N:

N = (2L1) / λ = (2 * 1) / λ = 2 / λ,

где λ — длина волны в метрах.

Затем, по формуле для расчета длины рефлектора L2:

L2 = D * (1 — 1 / (4N)),

подставляем значение N:

L2 = 0,5 * (1 — 1 / (4 * 2/ λ)) = 0,5 * (1 — λ/4) = 0,5 — λ/8.

Далее, для определения харрактеристики R — коэффициента затухания продольной составляющей поля в апертурной части:

R = 5,5 * (λ/L2)^3,

подставляем значение L2:

R = 5,5 * (λ/(0,5 — λ/8))^3.

И, наконец, для расчета коэффициента усиления G по формуле:

G = 10 * log (π * D^2 / (λ^2 * R)),

подставляем значения D и R:

G = 10 * log (π * 0,5^2 / (λ^2 * 5,5 * (λ/(0,5 — λ/8))^3)).

Таким образом, для данной антенны с параметрами L1 = 1 м, L2 = 0,5 м, D = 0,5 м и G = 20 дБи, мы можем получить значения R и G, подставив их в соответствующие формулы.

Пример 2:

Рассмотрим другую антенну с параметрами: L1 = 0,8 м, L2 = 0,4 м, D = 0,4 м и G = 15 дБи.

Аналогично предыдущему примеру, определяем эффективное число апертурных заграждений N:

N = (2L1) / λ = (2 * 0,8) / λ = 1,6 / λ.

Затем, по формуле для расчета длины рефлектора L2:

L2 = D * (1 — 1 / (4N)),

подставляем значение N:

L2 = 0,4 * (1 — 1 / (4 * 1,6/ λ)) = 0,4 * (1 — λ/2,56) = 0,4 — λ/6,4.

Далее, определяем характеристику R:

R = 5,5 * (λ/L2)^3,

подставляем значение L2:

R = 5,5 * (λ/(0,4 — λ/6,4))^3.

И, наконец, расчитываем коэффициент усиления G:

G = 10 * log (π * D^2 / (λ^2 * R)),

подставляем значения D и R:

G = 10 * log (π * 0,4^2 / (λ^2 * 5,5 * (λ/(0,4 — λ/6,4))^3)).

Таким образом, для данной антенны с параметрами L1 = 0,8 м, L2 = 0,4 м, D = 0,4 м и G = 15 дБи, мы можем получить значения R и G, подставив их в соответствующие формулы.

Таким образом, приведенные примеры показывают принцип расчета коэффициента усиления антенны Харченко с рефлектором, а также демонстрируют, какие параметры и формулы необходимо использовать для определенных значений антенны.