Антенны

НАЗНАЧЕНИЕ ПЕРЕДАЮЩЕЙ И ПРИЕМНОЙ АНТЕНН Антенной называется радиотехническое устройство, предназначенное для излучения или приема электромагнитных волн. Антенна является одним из важнейших элементов любой радиотехнической системы, связанной с излучением или приемом радиоволн.К та¬ким системам относят: системы радиосвязи, радиовещания, теле¬видения, радиоуправления, радиорелейной связи, радиолокации, радиоастрономии, радионавигации и др. В конструктивном отношении антенна представляет собой про¬вода, металлические поверхности, диэлектрики, магнитодиэлектрики.

Назначение антенны поясняется упрощенной схемой радиоли¬нии. Электромагнитные колебания высокой частоты, мо¬дулированные полезным сигналом и создаваемые генератором, пре¬образуются передающей антенной в электромагнитные волны и излучаются в пространство.Обычно электромагнитные колебания подводят от передатчика к антенне не непосредственно, а с по¬мощью линии питания (линия передачи электромагнитных волн, фидер). При этом вдоль фидера распространяются связанные с ним электромагнитные волны, которые преобразуются антенной в рас¬ходящиеся электромагнитные волны свободного пространства.

Приемная антенна улавливает свободные радиоволны и пре¬образует их в связанные волны, подводимые с помощью фидера к приемнику. В соответствии с принципом обратимости антенн свойства антенны, работающей в режиме передачи, не изме¬няются при работе этой антенны в приемном режиме.Устройства, аналогичные антеннам, применяют также для возбуждения электромаг¬нитных колебаний в различ¬ных типах волноводов и объ¬емных резонаторов КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ ОБ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРАХ АНТЕНН Свойства направленности антенны описывают характеристикой (диаграммой) направленности.

Количественно эти свойства оцени¬вают с помощью таких параметров, как ширина диаграммы на¬правленности, уровень боковых лепестков, коэффициент направ¬ленного действия (КНД) и других.Важным параметром является входное сопротив¬ление антенны, характеризующее ее как нагрузку для генератора или фидера.

Входным сопротивлением антенны называется отно¬шение напряжения между точками питания антенны (зажимы ан¬тенны) к току в этих точках. Если антенна питается волноводом, то входное сопротивление определяется отражениями, возникаю¬щими в волноводном тракте.В общем случае входное сопротив¬ление – величина комплексная: . Оно должно быть согласовано с волновым сопротивлением фидерного тракта (или с выходным сопротивлением генератора) так, чтобы обеспечить в последнем режим, близкий к режиму бегущей волны.

Мощность, излучаемая антенной связана с током в точках питания антенны соотношением , где – активная составляющая входного сопротивления антенны; при отсутствии потерь в ней ( ) – это сопротивление излучения.Данное опре¬деление относится к проволочным антеннам. Одним из основных параметров антенны является ширина ее рабочей полосы частот, в пределах которой параметры антенны (характеристика направленности, входное сопротивление, КПД и др.) удовлетворяют определенным техническим требованиям.

Требования к постоянству параметров антенны в пределах рабочей полосы могут быть различными; они зависят от условий работы антенны.КЛАССИФИКАЦИЯ АНТЕНН Антенны можно классифицировать по различным признакам: по •ДШпазонному принципу, по характеру излучающих элементов (ан¬тенны с линейными токами, или вибраторные антенны, антенны, излучающие через раскрыв – апертурные антенны, антенны по¬верхностных воли); по виду радиотехнической системы, в которой используется антенна (антенны для радиосвязи, для радиовеща¬ния, телевизионные и др.). Будем придерживаться диапазонной классификации.

Хотя в различных диапазонах волн очень часто применяют антенны с одинаковыми (по типу) излучающими эле¬ментами, однако конструктивное выполнение их различное; значи¬тельно отличаются также параметры этих антенн и требования, предъявляемые к ним. Рассматриваются антенны следующих вол¬новых диапазонов (названия диапазонов даются в соответствии с рекомендациями “Регламента радиосвязи”; в скобках указыва¬ются названия, широко распространенные в литературе по антенно-фидерным устройствам): мириаметровые (сверхдлинные) волны ( ); километровые (длинные) волны ( ); гектометровые (средние) волны ( ); декаметровые (короткие) волны ( ); метровые волны ( ); дециметровые волны ( ); сантиметровые волны ( ); миллиметровые волны ( ). Последние четыре диапазона иногда объединяют общим названием “ультракороткие волны” (УКВ). ИЗЛУЧЕНИЕ АНТЕННЫХ РЕШЕТОК Для получения высокой направленности излучения, часто требуе¬мой на практике, можно использовать систему слабонаправленных антенн, таких как вибраторы, щели, открытые концы волноводов, и других, определенным образом расположенных в пространстве и возбуждаемых токами с требуемым соотношением амплитуд и фаз. В этом случае общая направленность, особенно при большом числе излучателей, определяется в основном габаритными размерами всей системы и в гораздо меньшей степени – индивидуальными на¬правленными свойствами отдельных излучателей.

К числу таких систем относят антенные решетки (АР). Обычно АР называется система идентичных излучающих элементов, одина¬ково ориентированных в пространстве и расположенных по опре¬деленному закону.

В зависимости от расположения элементов различают линейные, поверхностные и объемные решетки, среди кото¬рых наиболее распространены прямолинейные и плоские АР. Иногда излучающие элементы располагаются по дуге окружности или на криволинейных поверхностях, совпадающих с формой объ¬екта, на котором расположена АР (конформная АР). Простейшей является линейная АР, в которой излучающие элементы располагаются вдоль прямой, назы¬ваемой осью решетки, на равных рас¬стояниях друг от друга (эквидистант¬ная АР). Расстояние d между фазо¬выми центрами излучателей называ¬ют шагом решетки Линейная АР по¬мимо самостоятельного значения яв¬ляется часто основой при анализе других типов АР.