диаграмма направленности

ДИАГРАММА НАПРАВЛЕННОСТИ (от греч. diagramma - изображение, рисунок) - угловое распределение поля излучения (Д. н. по полю) или излучаемой мощности (Д. н. по мощности) антенны или эквивалентного ей устройства. Для приёмных антенн Д. н. определяют как зависимость величины принимаемого сигнала от направления прихода плоской волны; при этом учитывают также и др. характеристики плоской волны (напр., поляризацию в случае эл--магн. волн). Для систем, не содержащих нелинейных и (или) невзаимных элементов (включая свойства окружающей среды), Д. н. в приёмном и передающем режимах работы антенны совпадают в силу взаимности принципа.

В однородных средах на больших расстояниях r от антенны, в т. н. дальней (фраунгоферовой) зоне ( , где D - размер антенны, - длина волны), поле излучения антенны фактически полностью определяется её Д. н. Далее все пояснения будут относиться к излучателям эл--магн. волн, хотя понятие Д. н. широко используют также в акустике, в гидро- и геофизике, т. е. всюду, где приходится иметь дело с направленным излучением.

Эл--магн. поле, излучаемое антенной на фиксиров. частоте в однородной изотропной среде, представляет собой при больших удалениях от антенны неоднородную расходящуюся сферич. волну:

Здесь - сферич. координаты с началом отсчёта в месте расположения антенны,- единичный вектор вдоль - характеристический импеданс среды. Ф-ция является векторной Д. н. по полю (иногда из соображений размерности её называют Д. н. по напряжению). Соответственно Д. н. по мощности равна , где пост. множитель находят из условия нормировки. Рассматривают также фазовые Д. н. (угловое распределение фазы составляющих ) и поляризационные Д. н. (обычно угловое распределение двух Стокса параметров).

По виду Д. н. антенны разделяют на слабонаправленные, у к-рых излучаемая мощность распределена в большом телесном угле, и остронаправленные, у к-рых осн. доля излучаемой мощности сконцентрирована в узком телесном угле, т. н. гл. лепестке Д. н. (с раствором от неск. десятков градусов до единиц угл. минут и менее).

Существует ряд физ. ограничений на реализуемость нек-рых видов Д. н. Так, в случае эл--магн. волн не может быть реализована строго изотропная Д. н., что обусловлено векторным характером эл--магн. поля. Практически не может быть реализована "сверхнаправленная" Д. в. с угловой шириной гл. лепестка меньше радиан (критерий разрешения Рэлея), что связано с волновой природой поля излучения. Т.о., в случае эл--магн. поля оказываются неосуществимыми оба крайних случая, хотя формально в заданном объёме может быть построено распределение сторонних источников, Д. н. к-рых аппроксимирует с наперёд заданной точностью любую ограниченную ф-цию; это распределение, однако, становится неустойчивым по отношению к любым малым отклонениям от значений параметров, обеспечивающих "сверхнаправленность".

Реализуемые на практике Д. н. отличаются большим разнообразием; в частности, Д. н. остронаправленных антенн различаются по форме гл. лепестка, по числу гл. лепестков, по уровню мощности, излучаемой вне гл. лепестка, и т. п.

Для излучающих антенн с временной модуляцией параметров и (или) для антенн, перемещающихся в пространстве, а также для приёмных антенн с обработкой сигналов понятие Д. н. становится несколько условным.

Лит. см. при ст. Антенна. M. А. Миллер, В. И. Турчин.

   <<      Предметный указатель      >>