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