Реферат: Расчет напряженности поля радиотелецентров

Предположим, что в свободном пространстве (т.е. в однородной непоглащающей среде, относительная диэлектрическая проницаемость которой равна единице) помещен изотропный излучатель - воображаемый точечный излучатель, равномерно излучающий радиоволны во всех направлениях.

Обозначая через Р₁ излучаемую источником мощность, определим плотность потока энергии (вектор Пойнтинга) на расстоянии rот источника радио волн (рис.1), основываясь на том, что излучаемая энергия равномерно распределяется по поверхности сферы радиуса r. Выражая мощность излучателя в Вт, а линейные размеры - в м , получим для численного значения вектора Пойнтинга выражение

, Вт/м² (1.1)

Рис.1. К определению напряженности поля волны, создаваемой изотропным излучателем

В принятой системе единиц среднее за период численное значение вектора Пойнтинга выражается формулой

, Вт/м² (1.2)

где напряженности электрического и магнитного полей связаны между собой соотношением

, а/м. (1.3)

Здесь величина 120p представляет собой волновое сопротивление свободного пространства и выражается в омах.

Подставляя формулу (1.2) в (1.3), получаем

, Вт/м² . (1.4)

Приравнивая выражения (1.1) и (1.4) и решая полученное уравнение относительно Е_д , находим

, В/м. (1.5)

Рис. 2. Диаграммы направленности антенн, направленной (А) и изотропной (В).

В реальных условиях изотропные излучатели, конечно, не применяются, а используются антенны, обладающие направленным действием.

Предложим, что рядом расположены направленная А и изотропная В антенны. На рис. 2 схематически диаграммы направленности обеих антенн. Изотропная антенна, как и следовало ожидать, обладает круговой диаграммой направленности

Если обе антенны излучают одинаковые мощности Р₁ , то ясно, что в пункте приема, который достаточно удален от антенн и на который ориентирована направленная антенна, большая напряженность поля создается от направленной антенны, так как она концентрирует излучаемую энергию в желаемом направлении. Будем постепенно увеличивать подводимую к изотропной антенне мощность до тех пор, пока она не создаст такое же поле, что и направленная антенна. Множитель D₁ , показывающий, во сколько раз следует увеличить мощность, подводимую к изотропной антенне, чтобы она создавала такую же напряженность поле, что и направленная, носит название коэффициента направленности или коэффициента усиления[1] .

Таким образом, направленная антенна по создаваемой ею в месте приема напряженности поля эквивалентна изотропной антенне, которая излучает в D₁ раз большую мощность. Это позволяет представить формулу для напряженности поля, создаваемой в свободном пространстве направленной антенной, в следующем виде:

В/м . (1.6)

Амплитудное значение напряженности поля выражается формулой

, В/м. (1.7)

Выражение для мгновенного значения напряженности электрического поля радио волны можно записать в форме

В/м , (1.8)

где - волновой множитель.

Единицы измерения величин, входящих в формулы (1.5) - (1.7), не очень удобны для практического применения, так как напряженность поля выражена в В/м , а расстояние - в м . Выражая мощность в кВт, расстояние - в км , а напряженность поля - в мВ/м , получаем

, мВ/м ; (1.9)

для действующего значения напряженности поля и