Коэффицие́нт напра́вленного де́йствия (КНД) антенны — отношение квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в данном направлении, к среднему значению квадрата напряженности поля по всем направлениям .

КНД является безразмерной величиной, может выражаться в децибелах (дБ, дБи, дБд). Для обозначения КНД используют латинскую букву D ( от англ. Directivity ).

Обычно оперируют значением КНД D ₀ в направлении максимального излучения антенны, а для описания угловой зависимости КНД используют нормированную диаграмму направленности (ДН) антенны по мощности. При этом КНД становится мерой способности антенны концентрировать энергию электромагнитного излучения в узком луче. Согласно определению, КНД однозначно связан с формой ДН антенны (более строго — с антенны).

Следует различать КНД и коэффициент усиления (КУ) антенны: КНД целиком и полностью определяется формой ДН антенны и не учитывает КПД антенны и потери на отражение, то есть не учитывает потери энергии в элементах конструкции антенны и объектах, расположенных в ближней зоне антенны.

Значения КНД

В зависимости от конструкции и рабочей длины волны значение КНД реальной антенны в направлении максимума излучения превышает единицу и может достигать миллионов. КНД абстрактного изотропного излучателя равен единице. Чем у́же главный лепесток ДН и меньше уровень боковых лепестков , тем больше КНД.

КНД линейной антенны (модели в виде расположенных непрерывно вдоль отрезка прямой длиной L >> λ изотропных источников с одинаковой амплитудой; λ — длина волны в свободном пространстве) :

• D ₀ = 2 L / λ — в режиме поперечного и наклонного излучения (пока луч отстоит от оси антенны на 2-3 ширины по уровню −3 дБ; при этом КНД не зависит от направления сканирования);
• D ₀ = 4 L / λ — в режиме осевого излучения;
• D ₀ ≈ 7.2 L / λ — в режиме осевого излучения с оптимальным замедлением.

КНД линейной антенной решетки изотропных излучателей с одинаковой амплитудой (при Nd = L >> λ и отсутствии дифракционных лепестков диаграммы направленности в области видимости; N — число элементов; d — период решетки) :

• D ₀ ≈ 2 Nd / λ — в режиме поперечного и наклонного излучения (пока луч отстоит от оси антенны на 2-3 ширины по уровню −3 дБ; при этом КНД не зависит от направления сканирования); в частности, в пределе при большом N и d = λ /2 D ₀ = N ;
• D ₀ ≈ 4 Nd / λ — в режиме осевого излучения;
• D ₀ ≈ 7.2 Nd / λ — в режиме осевого излучения с оптимальным замедлением.

КНД плоской апертуры :

• D ₀ = (4π SK _и.п. / λ ² )cos θ ₀ (при условии, что луч отстоит от плоскости апертуры на 2-3 ширины по уровню −3 дБ; S — площадь апертуры; K _и.п. — апертурный коэффициент использования поверхности; θ ₀ — направление сканирования луча, угол места в сферической системе координат, отсчитываемый от нормали к апертуре). Уменьшение КНД при сканировании (множитель cos θ ₀ ) обусловлено расширением луча;
• D ₀ ≠ 0 при θ ₀ → 90°.

Примечания

Для улучшения этой статьи желательно : Проставить сноски , внести более точные указания на источники. Найти и оформить в виде сносок ссылки на независимые авторитетные источники , подтверждающие написанное . Добавить иллюстрации . После исправления проблемы исключите её из списка. Удалите шаблон, если устранены все недостатки.