1-5. Усиление антенны

Усиление антенны задается как отношение напряженностей поля или отношение мощностей. Выигрыш по мощности определяется как увеличение мощности в направлении основного излучения, которое дает направленная антенна по сравнению с полуволновым вибратором. Например, если передающая антенна имеет 4-кратное усиление, это означает, что для создания в точке приема напряженности поля, равной напряженности поля, создаваемой направленной антенной, к простому полуволновому вибратору надо подвести мощность высокой частоты, в 4 раза превосходящую мощность, подводимую к направленной антенне. Отношение мощностей выражается так: $$10\lg\frac{P_1}{P_2}=децибелы.$$

Для обозначения выигрыша приемной антенны обычно применяется отношение напряжений: $$20\lg\frac{U_1}{U_2}=децибелы.$$

Например, если простой полуволновый вибратор дает на входе приемника напряжение 50 мкв, а требуется напряжение 200 мкв,то следует заменить полуволновый вибратор направленной антенной, имеющей 4-кратный выигрыш по напряжению.

В вышеприведенном примере следует выбрать антенну с усилением в 12 дб, так как отношение напряжений 4 : 1 соответствует 12 дб.

Между усилением по напряжению и усилением по мощности существует простая связь, а именно: усиление по напряжению равняется корню квадратному из усиления по мощности или, наоборот, усиление по мощности равно квадрату усиления по напряжению. Таким образом, если антенна имеет усиление 12 дб, то это соответствует 16-кратному усилению по мощности или 4-кратному усилению по напряжению (см. штриховую линию на рис. 1-19).

Однако на практике приходится сталкиваться не только с усилением, но и с потерями, которые возникают, например, в любой линии передачи. Ослабление также задается в децибелах (см. рис. 1-20). Например, телевизионная антенна подключена к приемнику при помощи отрезка кабеля длиной 100 м, который имеет коэффициент ослабления (по паспорту) 7 дб/100 м. Из рис. 1-20 видно, что только около 0,45 (45%) напряжения на зажимах приемной антенны попадает на вход приемника, что соответствует 0,2 (20%) принимаемой мощности.

Рис. 1-19. Номограмма для определения усиления по напряжению, току и мощности.

При обозначении усиления и ослабления в децибелах их можно просто складывать и вычитать (вместо умножения и деления). Например, если антенна, имеющая усиление 12 дб, подключена к приемнику при помощи линии, имеющей общее ослабление 7 дб, то усиление всей антенно-фидерной системы будет 12—7 = 5 дб.

Рис. 1-20. Номограмма для определения ослабления по напряжению, току и мощности.

В теории антенн усиление антенны иногда задается не по отношению к полуволновому вибратору, а по отношению к «идеальному» вибратору, который имеет шаровую диаграмму направленности. Учитывая, что полуволновый вибратор имеет по отношению к такому вибратору усиление 2,14 дб (так как полуволновый вибратор имеет диаграмму направленности, отличную от шаровой), то антенна, имеющая по отношению к полуволновому вибратору усиление, равное 6 дб, по отношению к идеальному вибратору имеет усиление 8,14 дб.