1. Антени та розповсюдження радіохвиль




Скачать 358.21 Kb.
Название1. Антени та розповсюдження радіохвиль
страница2/4
Дата публикации27.06.2013
Размер358.21 Kb.
ТипДокументы
zadocs.ru > Журналистика > Документы
1   2   3   4

^ Коэффициент усиления (G) учитывает направленные свойства антенны и ее коэффициент полезного действия. Он показывает, на сколько меньшей мощности передатчик нужно брать при использовании направленной антенны, чтобы получить такую же напряженность поля в месте приема, что и при использовании изотропной антенны. Этот коэффициент равен произведению КНД на коэффициент полезного действия антенны:



Коэффициент усиления является одним из определяющих параметров передающих антенн. Он показывает, во сколько раз нужно уменьшить мощность, подводимую к направленной антенне, по сравнению с эталонной, чтобы напряженности поля в главном направлении были одинаковыми. Величины КУ и КНД часто выражают в децибелах.

^ Волновое сопротивление антенны (вибратора) Wв, как и линии, определяют отношением напряжения к току бегущей (падающей) волны и может быть выражено через ее параметры.

^ Диапазоном антенны называют область частот (или длин волн), в которой параметры антенны не выходят из заданных пределов. Обычно границы диапазона определяются тем параметром, который с изменением частоты быстрее других выходит из заданных пределов. В зависимости от типа антенны таким параметром может быть, например, входное сопротивление КУ или другой параметр. Диапазон антенны определяют относительно cредней частоты или коэффициентом перекрытия диапазона.

Антенны со значением Δf/fср<0, l называются узкополосными, при Δf/fср=l, 2 … 1, 5 — широкополосными, при Δf/fср=l, 6. . . 5 – широкодиапазонными и при Δf/fср =5 – частотно - независимыми. Узкополосные антенны (например, гектометровых волн) могут перестраиваться с помощью и реактивных элементов. В этом случае при заданных элементах настройки область частот называют полосой пропускания, а область изменения средней частоты за счет перестройки — диапазоном рабочих частот.

^ Входным сопротивлением антенны называют отношение напряжения к току на входе антенны. В общем случае это сопротивление является комплексным и зависит от относительной длины антенны.

^ Коэффициентом полезного действия антенны ηа называют отношение излучаемой мощности к подводимой.

Фазовым центром антенны или системы излучателей называют точку в, которую следует поместить одиночный излучатель сферической волны, эквивалентной рассматриваемой антенне в отношении распределения фазы излучаемого поля в окружающее пространство.

^ Электромагнитная совместимость. Под электромагнитной совместимостью понимают способность радиоэлектронных средств функционировать в реальных условиях эксплуатации с требуемым качеством при воздействии на них непреднамеренных помех и не создавать недопустимых радиопомех другим радиоэлектронным системам.

Потребность в увеличении передаваемых потоков информации приводит к уплотнению частотных диапазонов, увеличению мощности передатчиков, необходимости работы нескольких систем в одних и тех же частотных спектрах. В этих условиях повышение достоверности передаваемой информации может быть достигнуто увеличением расстояний между системами, работающими в одних частотных спектрах, уменьшением уровня паразитного излучения (гармоник, комбинационных частот) передатчиками, разносом по поляризации и применением на приеме и передаче антенн с большими значениями коэффициентов направленного действия при малых уровнях заднего и боковых лепестков ДН.

^ 3. Антени, які застосовуються у військах.
Передающими антеннами сверхдлинных волн служат радиомачты, треугольные плоские антенны, зонтичные антенны, Т и Г-образные антенны, и другие несимметричные излучатели. Длина излучателя длинных волн не превышает четверти волны, а на средних волнах она может составлять и несколько более половины волны. Приемными антеннами указанных поддиапазонов обычно являются простые проволочные конструкции.

^ В диапазоне коротких волн передающими и приемными антеннами являются: штыревые антенны, симметричный вибратор, многовибраторные антенны, ромбические антенны, антенны бегущей волны и другие проволочные антенны.

^ Типами антенн метровых волн являются: симметричный вибратор и его различные сложные комбинации (плоская решетка вибраторов, директорная антенна и другие). Соединение антенн метровых волн с передатчиками и приемниками обычно осуществляется с помощью коаксиальных кабелей.

^ На дециметровых волнах кроме симметричных вибраторов (диполей), применяются трубчатые щелевые антенны, диполь с уголковым отражателем, зеркальные антенны, рупорные излучатели и др. Облучателями зеркальных антенн являются дипольные системы. Передача энергии от приемной антенны осуществляется с помощью коаксиальных кабелей или волноводов.

^ Основными типами передающих и приемных антенн сантиметровых волн являются зеркальные и линзовые антенны, которые облучаются рупорными излучателями. Кроме того, используются антенны поверхностных волн, волноводно-щелевые антенны, системы из излучающих элементов в полосковом исполнении. Энергия почти всегда подводится по волноводам, а в некоторых случаях - по сверхвысокочастотным полосковым линиям или по коаксиальному кабелю.

^ На миллиметровых волнах используются зеркальные, линзовые, рупорные и щелевые антенны. Передача энергии производится по волноводам.

В метровом и дециметровом диапазонах волн одним из распространенных типов антенн является симметричный вибратор. Симметричный вибратор представляет собой два одинаковых отрезка проводника, лежащих на одной линии с небольшим зазором, величина которого много меньше длины проводника (рис. 3.1). Зазор предусмотрен для подключения источника переменного тока. Наилучшие характеристики имеют симметричные вибраторы, у которых длина каждого из проводников равна четверти длины волны излучаемого колебания. Размеры антенны в этом случае оказываются равными половине длины волны, и такая антенна называется полуволновым вибратором.

Диаграмма направленности симметричного вибратора приведена на рисунке 7.1,б. В плоскости, проходящей через ось проводника, диаграмма направленности симметричного вибратора напоминает «восьмерку». Это означает, что в направлении оси «Х» плотность излучаемой мощности максимальна, а в направлении оси «Y» - минимальна. Направленные свойства симметричного вибратора выражены слабо, и в достаточно широком секторе направлений φ плотность потока излучаемой мощности изменяется незначительно.


Рис. 3.1 Полуволновой вибратор (а) и его диаграмма направленности (б)

Направленные свойства антенны можно усилить, если усложнить конструкцию антенны дополнительными элементами. На рисунке 3.2,а приведено схематическое изображение антенны типа «волновой канал». Вибратор, к которому подключен источник переменного тока при передаче (или вход приемника при приеме), называется активным. Токи, протекающие в активной антенне при передаче, создадут в окружающем пространстве электромагнитное поле. В антенне типа «волновой канал» на определенном расстоянии от активного вибратора А помещают пассивные вибраторы. Электромагнитное поле, созданное активным вибратором, наведет индукционные токи в пассивных вибраторах. В свою очередь, токи, протекающие во вторичных вибраторах, наведут в окружающем пространстве собственное электромагнитное поле. Взаимное расположение и размеры пассивных вибраторов выбирают таким образом, чтобы усилить результирующее поле в одном направлении и ослабить в другом. Пассивные вибраторы, в направлении которых от активного вибратора поле усиливается, называются директорами (Д1, Д2 и Д3 на рис. 7.2,б), вибратор, в направлении которого результирующее поле ослабляется, называется рефлектором (Р).


Рис. 3.2 Антенна типа «волновой канал» (а) и его диаграмма направленности (б)
Направленные свойства антенн можно использовать как для увеличения дальности связи (в направлении максимального излучения), так и для избирательного приема в пространстве (при этом различные средства связи могут работать в разных пространственных секторах, не оказывая друг на друга мешающего влияния).

В рассмотренных выше вариантах антенн продольная ось вибратора располагалась в плоскости, параллельной поверхности земли. Возможен также вариант вертикального расположения оси вибратора. В диапазонах радиоволн относительно низких частот Земля представляет собой хороший проводник электрического тока и вертикальный вибратор может быть представлен только одной половинкой. Источник переменного тока включают между основанием вертикального вибратора и Землей (рис.3.3).



Рис. 3.3 Несимметричный четвертьволновый вибратор (а) и его диаграмма направленности в горизонтальной плоскости (б)

Такая антенна называется несимметричной четвертьволновой вибраторной антенной. В случае проводящей Земли в каждую точку окружающего надземного пространства приходит прямая волна непосредственно от антенны и волна, отраженная от Земли. Эти волны будут наводить такое же электромагнитное поле, как и поле, наводимое полным симметричным вибратором, изолированным от Земли. Результирующее электромагнитное поле над поверхностью Земли будет совпадать с полем, сформированным полуволновым вибратором, но с уменьшенной вдвое мощностью. Диаграмма направленности такой антенны в горизонтальной плоскости представляет собой окружность: передачу (прием) можно вести с любого направления без ухудшения характеристик. Такие антенны применяются не только в диапазоне метровых волн, но и в диапазонах более длинных волн.

В дециметровом и сантиметровом диапазонах волн для передачи электромагнитных колебаний используют волноводы (металлические трубы круглого или прямоугольного сечения). Открытый конец такого волновода способен излучать в открытое пространство электромагнитную энергию. Однако резкое изменение условий распространения электромагнитных колебаний на границе волновод - открытое пространство обуславливает плохие характеристики излучателя. Для улучшения направленных свойств антенны и согласования характеристик перехода среды распространения волновод - открытое пространство излучающий конец волновода выполняют в виде рупора (рис. 7.4). Характеристики направленности рупорной антенны улучшаются с увеличением площади излучающей части рупора, называемой раскрывом антенны. И все же в качестве самостоятельного устройства рупорные антенны применяется крайне редко, и более часто являются элементами более сложных антенн.


Рис. 7.4 Рупорная антенна

Направленные свойства антенны можно улучшить с помощью зеркального отражателя специальной формы. Если в фокусе параболического рефлектора поместить излучатель, то отраженные от зеркала лучи будут концентрироваться в узком секторе пространства (рис.7.5). В данном случае площадь раскрыва антенны определяется размерами рефлектора, а направленные свойства антенны зависят от соотношения диаметра отражающего зеркала и длины волны излучаемого колебания.



Рис. 7.5 Зеркальная параболическая антенна

Кроме рассмотренных в технике связи используются также и другие типы антенн.

Электрические цепи, с помощью которых радиосигналы передаются от радиопередатчика к антенне или от антенны к радиоприемнику, называются фидерами. Конструктивное исполнение фидеров зависит от диапазона рабочих частот, уровней мощности передаваемых сигналов, условий эксплуатации и т.д.

В диапазоне длинных волн фидеры выполняют в виде проволочных линий. В области более высоких частот используют коаксиальные кабели: два проводника в форме цилиндров с совмещенными осями симметрии (coaxial - соосный). Внешний проводник коаксиального кабеля (оплетка) отделен от внутренней проводящей жилы диэлектриком и является хорошим защитным экраном для токов, протекающих по центральному проводнику, от внешних электромагнитных излучений. В диапазоне сверхвысоких частот лучшие характеристики для передачи электромагнитной энергии имеют волноводы: полые металлические трубы круглого или прямоугольного сечения

^ Антенны для связи поверхностными, пространственными радиоволнами и радиорелейных станций
Антенны для связи поверхностными радиоволнами.
Возможность осуществления радиосвязи между двумя корреспондентами зависит не только от свойств антенн, мощности передатчика и чувствительности приемника, но и от свойств среды, в которой распространяются радиоволны.

Если пункты передачи и приема расположены на поверхности земли, то земля будет существенно вилять на напряженность поля в точке приема. В зависимости от длины волны и свойств применяемых антенн роль земной поверхности и других факторов может быть различной.

При относительно небольших расстояниях и высотах расположения антенн, можно пренебречь влиянием ионосферы и тропосферы и принимать во внимание лишь волны, распространяющиеся вдоль земной поверхности, то есть поверхностные или земные волны.

Важным положительным качеством радиосвязи поверхностными радиоволнами является устойчивость напряженности поля в месте приема. Если при распространении пространственных радиоволн могут иметь место медленные и быстрые изменения поля (замирания), то поле земной волны практически остается неизменным независимо от времени суток, года, метеорологических и космических явлений.

Недостатком радиосвязи поверхностной волной является ограниченная дальность связи, так за счет поглощения радиоволн полупроводящей земной поверхностью, а также за счет экранирующего действия ее кривизны, напряженность поля убывает с расстоянием значительно быстрее, чем в свободном пространстве.

Дальность радиосвязи земной волной существенно зависит от параметров почвы, длины волны, уровня помех в месте приема и сравнительно слабо зависит от мощности передатчика и усиления антенны.

Ориентировочная дальность связи земной волной в зависимости от длины волны:

Основные требования к антеннам, работающим земной волной - получение максимума излучения вдоль земной поверхности. А излучение, отличное от линии горизонта, является нежелательным.

Кроме того, антенна должна создавать вертикальную поляризацию, т.к. поле, с горизонтальной поляризацией быстрее затухает вдоль земли.
^ Несимметричный вибратор

Несимметричной антенной называют вертикальный провод,, между нижним концам которого и землей включен источник электродвижущей силы, второй зажим источника присоединяется к заземлению или противовесу.

Такая антенна широко применяется во всех диапазонах волн, простейшей несимметричной антенной является штыревая антенна.

Эффективность излучения, приема АШ зависит от длины проводника, а точнее от соотношения между длиной антенны (ha) и рабочей длинной волны ( λ).

На высоких частотах величина тока в нелинейном проводнике непостоянна по его длине. Ток на конце АШ=0, а в точке подключения к радиостанции имеет значение, которое зависит от соотношения h/λ.

Характер распределения тока при ha=const зависит от частоты, когда ha <=λ/2 на некоторых участках антенны появляются противофазные токи, создающие взаимокомпенсирующие поля. Антенна в этом случае работает неэффективно. Случаи распределения, когда ha = λ/4 или hа =λ/2 называются резонансными.

Для определения диапазона применения антенны необходимо исходить из того, что она должна работать на резонансной волне.

В целях маскировки целесообразно иметь минимальную высоту антенны. Это осуществимо в случае, если hа = λ/4 . То есть наиболее эффективно антенна работает при условии λмах< hа < λmin
1   2   3   4

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