Ь Исследование функций распределения, уровней ДНА показывает, что средние значения этих функций для нерабочих частот и поляризаций несущественно отличаются от соответствующих значений для рабочих частоты и поляризации в реальных рабочих условиях.

5.5. УСИЛЕНИЕ АНТЕННЫ В ДАЛЬНЕЙ, ПЕРЕХОДНОЙ И БЛИЖНЕЙ ЗОНАХ

Для прогнозирования ЭМП часто требуетсязнать характеристики излучения антенны в ближей зоне. Это особенно важно в случае высоконаправленных СВЧ антенн, а так-ж,е если несколько систем расположены достаточно близко (в олижней зоне).

Определение характеристик антенны в ближней зоне значительно сложнее, чем в дальней. В данном случае они являются функциями не только угловой координаты, но и расстояния от антенны. Кроме того, в ближней зоне существуют сложные соотношения между электрическим и магнитным полями, причем диаграммы этих полей мало соответствуют результирующей диаграмме интенсивности излучения.

Для тех случаев, когда необходимо учитывать условия ближней зоны, значения КУ, полученные на стадиях АОП и ЧОП, следует модифицировать. Приведем методы, позволяющие определить зону, переходную от ближней к дальней*, и вычислить уменьшение КУ при переходе к ближней зоне.

Переходная зона. Переход от ближней зоны к дальней - постепенный. При этом рассчитать расстояние, соответствующее переходной зоне, можно, задавая величину искажения ДН для дальней зоны. Критерием для определения переходной зоны является ограничение фазового рассогласования величиной, не превышающей У8. Это соответствует погрешности в 1 дБ при определении КУ антенны для дальней зоны.

Расстояние до точки наблюдения Р (рис. 5.10), лежащей на оси, нормальной к раскрыву антенны, не равно расстоянию от края раскрыва до той же точки. Разность этих расстояний определяет фазовое рассогласование.

* В литературе ближнюю зону часто называют френелевой, а дальнюю - фраунгоферовой. (Прим. ред.)

Допустим, что размеры антенны t и расстояние R значительно больше длины волны. Чтобы фазовое рассогласование не превышало величины kJS, расстояние R от ан-

до точки Р должно неравенству

тенны

удовлетворять (рис. 5.10)

(5.9)

Рис. 5.10. К определению критерия переходной зоны.

Формула (5.9) справедлива для высоко-и средненаправ-ленных антенн. Когда требование Я, не выполняется (для слабонаправленных антенн), (5.9) оказывается несправедливой и необходимо пользоваться критерием дальней зоны (рис. 5.11): /? > 3 к.

С увеличением отклонения направления излучения от основного расстояние до границы дальней зоны будет существенно уменьшаться. Переходную зону для высокона-

10 30 100 300 W Частота, tlCii

Рис. 5.11. Зависимость расстояния R до дальней зоны от частоты и размера апертуры: -R = lyx;---й = зя.

правленных антенн можно определить с помощью рис. 5.12. Найдем точку пересечения сплошной кривой, которая соответствует рассматриваемой антенне с заданной апертурой /, со штриховой, соответствующей заданной частоте. Определяющий участок сплошной кривой лежит выше и ле-

вее этой точки пересечения; соотношение между переходной оной и угловым расположением точки наблюдения можно получить, анализируя именно этот участок. Если угловое расположение точки таково, что она находится вне этого участка, для определения переходной зоны следует пользоваться формулой (5.9).

Из рис. 5.12 видно, что переходная зона значительно уменьшается с увеличением угла отклонения от оси антенны. По мере перехода к ближней зоне одним из эффектов

S 9 W ЛершШй зони,п

Рис. 5.12. Зависимость расстояния до переходной зоны от направления бокового излучения антенны, ее апертуры и частоты.

является заплывание минимумов ДНА. Однако для прогноза ЭМП минимумы несущественны, поскольку характеризуют низкие уровни излучения антенны.

Пример 5.7. Рассмотрим параболическую антенну, имеющую диаметр апертуры Эми работающую на частоте 1 ГГц. Определим переходную зону для угла 10° относительно основного направления излучения. На рис 5.12 пересечение сплошной кривой для антенны с апертурой / = 9 м и штриховой кривой для f = 1 ГГц соответствует углу 7°. Переходная зона при этом составляет 81 м. Рассматриваемая кривая для / = 9 м позволяет определить переходную зону и для больших углов. Так, для 10° переходная зона антенн с апертурой 9 м составляет 57 м.

Ближняя зона. Если необходимо рассмотреть осевое излучение антенны в ближней зоне, можно предположить, что вся излученная антенной мощность содержится в ци-