1. Антени та розповсюдження радіохвиль




Скачать 358.21 Kb.
Название1. Антени та розповсюдження радіохвиль
страница1/4
Дата публикации27.06.2013
Размер358.21 Kb.
ТипДокументы
zadocs.ru > Журналистика > Документы
  1   2   3   4
Тема 1. Антени та розповсюдження радіохвиль.
Заняття 2. Антени. Основні характеристики антен, які застосовуються у військах.


  1. Антенні пристрої та їх класифікація.

  2. Основні електричні параметри антен.

  3. Антени, які застосовуються у військах.


1. Антенні пристрої та їх класифікація.
Антеннами называются радиотехнические устройства, предназначенные для излучения и приема электромагнитных волн. Они бывают передающие, приемные и приемо-передающие.

К передающей антенне подводится электромагнитная энергия в виде связанных с линией волн, которая частично или полностью преобразуется антенной в свободно распространяющиеся в пространстве волны.

Приемная антенна, наоборот, преобразует свободно распространяющиеся в пространстве волны (радио волны) в волны, распространяющиеся вдоль линии.

Антенны обладают свойством обратимости, то есть любая передающая антенна может быть приемной и наоборот. Это свойство часто используется в радиолокационных станциях и радиостанциях связи. Одна и та же антенна используется и для излучения, и для приема радиосигналов. Такая антенна и называется приемо-передающей.

Однако электрические характеристики приемных и передающих антенн и связанные с этим конструктивные особенности могут резко отличаться. Поэтому может оказаться, что антенна, обладающая высокими показателями как приемная, будет недостаточно эффективна в качестве передающей и наоборот.

Изотропной называется воображаемая антенна без потерь, излучающая равномерно во все стороны.

Реальные антенны в окружающее пространство в различных направлениях излучают неодинаково.

Электрическая цепь и вспомогательные устройства, с помощью которых энергия радиочастотного сигнала подводится к антенне или от антенны к радиоприемнику, называется фидером.

Сложные антенны могут состоять из первичных и вторичных излучателей

Излучающий элемент антенны, связанный с фидером, называется первичным. Излучающий элемент антенны, возбуждаемый электромагнитным полем первичного излучателя и не связанный с фидером, называется вторичным излучателем.

Вторичные излучатели применяют для увеличения КНД антенны и располагают их по отношению к первичному излучателю со стороны главного лепестка ДН или с противоположной стороны.

Вторичный излучатель или их совокупность, расположенные по отношению к первичному со стороны главного лепестка, называют директором, а со стороны, противоположной главному лепестку;— рефлектором.

Различают симметричные и несимметричные вибраторы. Симметричные вибраторы представляют собой симметричные системы проводников, к смежным концам которых подводится фидер, несимметричные вибраторы — систему проводников, расположенных над проводящей поверхностью, соединенных с фидером, второй вывод которого соединяется с проводящей поверхностью, например, заземлением, противовесом или корпусом объекта.

Заземление представляет собой проводник или группу проводников, которые обеспечивают соединение земли с одним из выводов выхода радиопередатчика (входа приемника), ко второму выводу которого подключается антенна.

Противовесом называют проводник или группу проводников, изолированных от земли, подсоединяемых к одному из выводов радиопередатчика (входу приемника), ко второму выводу которого подключается антенна.

Каждая антенна характеризуется ее конструктивными особенностями, электрическими параметрами и характеристиками. Поэтому антенны можно классифицировать по различным признакам. Главными признаками являются:

- длина волны,

- механизм излучения,

- распределение в пространстве излучаемой энергии,

- форма и структура излучающей части,

- способ питания.

^ По длине рабочей волны (по характеру преимущественного излучения или приема) антенны так же, как и сами волны делятся на три группы:

- антенны для связи земной волной;

- антенны для связи ионосферной волной;

- антенны комбинированного излучения.

^ По механизму излучения все антенны можно разделить на три труппы.

К первой группе относятся антенны, размеры которых сравнимы с длиной волны. Переменный ток, протекающий в проводах антенн этой группы, можно считать непосредственным источником излучения. Типичными примерами антенн этой группы являются симметричный вибратор и рамочная антенна.

Ко второй группе относятся поперечные излучатели, то есть антенны, размеры которых велики по сравнению с длиной волны и которые излучают в основном в направлении, перпендикулярном к их главному размеру. Механизм излучения таких антенн может быть объяснен с помощью оптических принципов. Типичными примерами таких антенн являются зеркальные и линзовые антенны.

К третьей группе относятся продольные излучатели, то есть антенны, которые излучают в основном в направлении своего главного размера. Такие антенны называются также антеннами поверхностных волн. Поверхностная волна, распространяющаяся вдоль излучателя, является промежуточным звеном между связанной с линией волной и пространственным излучением.

^ Антенно-фидерное устройство является необходимым элементом всякого радиоустройства и состоит из:

- антенны,

- фидерной линии.

Антенна служит для излучения и приема радиоволн.

Передающая антенна под воздействием подводимых к ней от передатчика высокочастотных токов должна создавать в окружающем пространстве поле излучения в виде электромагнитных волн.

Приемная антенна под воздействием происходящих в место приема электромагнитной волны должна создавать токи на входе приемника.

^ Фидерная линия служит для передачи с наименьшими потерями высокочастотного сигнала от передатчика к антенне или от антенны к приемнику.

Многообразие задач, выполняемых антеннами, и значительная ширина используемого для связи радиочастотного диапазона привели к создания антенн с различными свойствами и к необходимости включения в комплект радиостанций по несколько типов антенн. Это вынуждает в каждом конкретном случае выбирать и использовать наиболее подходящие антенны. Для удобства выбора и оценки свойств применяемых антенн их обычно различают (классифицируют) по ряду присущих им особенностей:

- назначению,

- направленности и характеру преимущественного излучения и приема,

- диапазонным свойствам,

- способу питания.

^ По назначению антенны делятся на :

- приемопередающие,

- передающие :

- приемные.

По направленности излучения и приема антенны делятся на:

- направленные,

- ненаправленные.

^ Эти свойства антенн оцениваются по:

- диаграмме направленности,

- величине коэффициента направленного действия (D),

- коэффициенту усиления (G).

^ По способу питания различают:

- симметричны антенны ,

- несимметричные антенны.

Симметричной называют антенну, которую можно разделить на две части таким образом, что каждая из них является зеркальным изображением другой и одинаково расположена относительно земной поверхности. Питание симметричных антенн осуществляется с двух зажимов выхода передатчика, напряжения на которых равны по величине относительно земли и противоположны по знаку.

Антенны, не удовлетворяющие описанным требованиям симметрии, называют несимметричными. В этом случае к антенне от передатчика присоединяется один провод, а второй провод присоединяется с заземлением или противовесом. Таким образом, потенциал второго провода всегда равен потенциалу земли

^ По диапазонным свойствам антенны делятся на:

- узкополосные (резонансные),

- широкополосные,

- диапазонные,

- широкодиапазонные,

- частотно-независимые.

Диапазонными называют антенны, допускающие работу в относительно широком диапазоне (2-х, 4-х кратном), без резкого ухудшения основных характеристик. При определении границ рабочего диапазона антенны обычно допускают уменьшение КНД и коэффициента усиления до 0,5 от максимального значения соответствующих параметров, принимаемых за единицу. В пределах рабочего диапазона должен также сохраняться характер преимущественного излучения.

В настоящее время разработано и находит применение большое число многообразных типов антенн, которые можно классифицировать:

^ По диапазонам волн — на антенны СДВ, ДВ, СВ, КВ и УКВ (антенны метровых, дециметровых и сантиметровых волн);

По способу использования — на стационарные, полевые, бортовые и др.;

^ По области использования антенны разделяются на связные, радио локационные, радионавигационные, телевизионные и др.

Электрические параметры антенн и их конструктивные особенности определяются длиной волны и областью использования.

Классификация может осуществляться и по многим другим признакам. Свойства различных типов антенн оцениваются общими для всех электрическими параметрами.
^ 2. Основні електричні параметри антен.
Одной из важнейших характеристик антенн является диаграмма направленности. Под диаграммой направленности антенны понимают зависимость плотности потока мощности от направления излучения при передаче. График диаграммы направленности представляет собой геометрическое место точек, расстояние от которых до центра координат пропорционально плотности потока мощности, излучаемой в данном направлении. При этом центр антенны помещают в центр координат. При приеме диаграмма направленности характеризует зависимость наводимой ЭДС от направления пространственной ориентации антенны.

^ Диаграмма направленности характеризует степень концентрации энергии, излучаемой антенной при передаче в заданном направлении или способность принимать сигналы в преимущественном направлении. Диаграммы направленности, представленные графически, будут одинаковые для одной антенны, как на передачу, так и при работе на прием. Полное изображение диаграммы направленности должно быть объемным. Для упрощения полное изображение обычно заменяют изображением его сечений в определенных плоскостях, например, горизонтальной и вертикальной. Реальные антенны имеют обычно многолепестковые диаграммы направленности. Угол между двумя направлениями лепестка, на границах которого напряженность поля падает до определенного значения, называется шириной лепестка ДН антенны.



Рисунок 1.1 - Ширина диаграммы направленности
На рисунке 1.1 ширина диаграммы направленности

Зависимость напряженности поля, излучаемого антенной, измеренная на достаточно большом, но одинаковом расстоянии от антенны, от углов наблюдения в пространстве Δ и φ называется характеристикой направленности.


Рисунок 1.2 - Диаграмма направленности в плоскостях электрического Е и магнитного Н векторов
Графическое представление этой характеристики F (Δ; φ) называют диаграммой направленности (ДН).

Пространственная ДН является поверхностью объема и может иметь несколько максимумов (рис. 1.3, а). Характеристики направленности антенн, излучающих линейно поляризованные волны, обычно рассматривают в двух взаимно перпендикулярных сечениях, лежащих в плоскостях электрического Е и магнитного Н векторов, проходящих через максимум ДН (рис. 1.2). В стационарных антеннах ДН часто рассматривают в вертикальной и горизонтальной плоскостям. Диаграммы направленности изображают нормированными в полярной (рис. 1.3, б) или прямоугольной системе координат (рис. 1.3, в).


Рисунок 1.3 - Диаграмма направленности: а) объемная; б) в полярной системе координат в) в прямоугольной системе координат

Часть ДН, которая находится внутри области, ограниченной двумя соседними направлениями минимального излучения, называется лепестком ДН антенны.

Лепесток ДН, в пределах которого антенна имеет максимальное излучение, называется главным.

Лепесток, направление которого по отношению к главному составляет угол, равный или близкий к 180°, называется задним.

Все лепестки, кроме главного и заднего, называются боковыми.

Чем уже главный лепесток и меньше боковые лепестки, тем выше направленность антенны

Однако, несмотря на свою наглядность, диаграмма направленности не позволяет получить исчерпывающую оценку направленных свойств антенны. Необходимо знать и другие параметры антенны: коэффициенты направленного действия и усиления.

Одной из характеристик направленности является коэффициент направленного действия D, определяемый как отношение плотности потока мощности ПMAX, излучаемой в направлении максимального излучения, к плотности потока мощности П, излучаемой точечным источником такой же мощности в том же направлении:

D = ПMAX/П.

^ Коэффициент направленного действия (D) определяет степень направленности антенны по отношению к изотропному излучателю. Он показывает, во сколько раз пришлось бы увеличить мощность излучения при переходе от направленной антенны к изотропному излучателю, чтобы обеспечить одинаковую напряженность поля в месте приема. Коэффициент направленного действия определяется формулой:
D=Pиз/P
Где Риз - мощность, излучаемая изотропной антенной; Р - мощность, излучаемая направленной антенной.

Все реальные антенны обладают определенной направленностью излучения, характеризуемой коэффициентом направленного действия D, под которым понимается отношение мощностей излучения ненаправленного Р∑о и направленного Р излучателей, создающих на одинаковых расстояниях одинаковые уровни поля (рис. 1):

D = Ро,

| r = const

| E = const = Emax

Рисунок 1.4 - Направленность излучения реальной антенны.
Следовательно, направленная антенна по уровню создаваемого в пункте приема поля эквивалентна ненаправленной, излучающей в ^ D раз большую мощность: Р∑о = РD,

Коэффициентом направленного действия D в данном направлении называют отношение квадрата напряженности поля, создаваемого антенной в данном (обычно главном) направлении E2o к среднему значению квадрата напряженности поля по веем правлениям E2cp:
D=E2o/E2cp.

Сопротивление излучения антенны RΣ - отношение мощности излучения к квадрату эффективного значения тока в антенне.

Токи вдоль реальных антенн изменяются, поэтому сопротивление излучения относят либо к току на входе антенны, либо к току в пучности.

Излучаемая антенной мощность является полезной мощностью, следовательно, и сопротивление излучения является полезным активным сопротивлением антенны в отличие от сопротивления потерь, которое желательно по возможности иметь наименьшим. Сопротивление излучения имеет сложную зависимость от длины антенны, ее формы и рабочей длины волны.

Параметром, учитывающим направленные свойства и потери в антенне, является коэффициент усиления (КУ).
  1   2   3   4

Добавить документ в свой блог или на сайт
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2013
контакты
zadocs.ru
Главная страница

Разработка сайта — Веб студия Адаманов