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.

Изотропнойназывается 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, асо 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.

Заземлениепредставляет 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.