Antenele sunt dispozitive care se potrivesc cu sistemul de canalizare artificială al undelor electromagnetice (EMV) cu mediul natural înconjurător al distribuției acestora.
Antenele sunt o parte integrantă a oricărui sistem radio pe care îl folosesc undele electromagnetice în scopuri tehnologice. Pe lângă coordonarea distribuției media artificiale și naturale a EMV, antena poate efectua o serie de alte funcții, dintre care cele mai importante este selecția spațială și de polarizare a EMV recepționată și emisă.
Referinţă:
Sistemele coerente sunt sisteme care transmit reciproc maximul destinat transmiterii puterii electromagnetice.
Există antene care primesc și transmite antene.
Transmiterea antenelor
Schema structurală
1 - Intrarea antenei la care este conectată ghidul de alimentare de la transmițător;
2 - dispozitiv de potrivire care oferă modul de undă de călătorie în ghidul de undă de alimentare;
3 - sistem de distribuție, care asigură distribuția de fază a amplitudinii spațiale necesare a câmpurilor radiante;
4 - Sistemul de emisie (emițător), asigură polarizarea specificată și direcționarea radiațiilor EMV.
Antenne de recepție
Schema structurală
1 - ieșirea antenei la care este conectată ghidajul de undă care leagă antena cu receptorul;
2 - dispozitiv de potrivire;
3 - Integrator - un dispozitiv care oferă o sumare ponderată coerentă-Syphase a câmpurilor electromagnetice spațiale;
4 - Sistemul de recepție asigură polarizarea și selecția spațială a EMV care intră într-o antenă din mediul său natural.
Referinţă:
Elementele structurii antenelor de transmitere și primire marcate cu aceleași numere pot avea structuri identice, după cum urmează în separarea sistemului în care funcționează antenele, pentru a distinge antena de transmisie de la recepție și viceversa este imposibilă.
Există antene de transmisie de primire.
Clasificarea antenelor
Pentru a sistematiza o varietate de tipuri de antene, ele sunt combinate de o serie de caracteristici generale. Semnele de clasificare pot fi:
gama de valuri de lucru;
construcții comune;
principiul roboților;
scop.
Clasele pot fi împărțite în subclase etc.
Pentru programare, toate antenele sunt împărțite în două clase mari:
transmitere;
recepţie.
Aceste două clase includ subtipuri:
valuri în picioare;
alergând antene de valuri;
antene de deschidere;
antene cu prelucrare a semnalelor;
matrice active;
scanați laturile antenei.
Principalele sarcini ale teoriei antenelor
Există două sarcini:
sarcina de a analiza proprietățile antenelor specifice;
sarcina de a proiecta antene pentru cerințele sursă specificate pentru acestea.
Sarcina de analiză trebuie rezolvată pe baza condițiilor: EMV dorit ar trebui să satisfacă ecuațiile Maxwell, condițiile limită de pe suprafața secțiunii media și condițiile radiației Zommerfeld.
În astfel de afecțiuni dure, setarea de soluții la analiză este posibilă numai pentru unele cazuri speciale (de exemplu, pentru un vibrator electric simetric).
Metode aproximative de rezolvare a problemei analizei, pentru care aceste sarcini sunt împărțite în două părți sunt comune:
Sarcină internă;
Sarcină externă.
Sarcina internă este concepută pentru a determina distribuția curenților în antena reală sau echivalentă. Sarcina externă este de a determina câmpul de radiație a antenei la o distribuție bine cunoscută a curenților. La rezolvarea sarcinii externe, metoda de suprapunere este utilizată pe scară largă, care constă în împărțirea unei antene asupra emițătoarelor elementare și sumarea ulterioară a câmpurilor.
Sarcina de a proiecta antena este găsirea formei și dimensiunilor geometrice ale designului, care asigură proprietățile funcționale necesare. Rezolvarea sarcinilor de proiectare (sinteza) Antene posibile:
aplicând rezultatele analizei tipurilor specifice de antene și metoda de aproximări consecutive, adică prin schimbarea parametrilor (etape de optimizare parametrică), urmată de compararea caracteristicilor electrice astfel obținute de noi variante de antene cunoscute;
prin sinteza directă, care este, ocolind pasul optimizării parametrice. În acest caz, sarcinile de proiectare ale antenelor sunt împărțite în două subtasks:
problema de sinteză clasică;
sarcina sintezei constructive.
Primul este de a descrie distribuția de amplitudine a curentului (sau a câmpurilor) pe emițătorul antenei, care asigură proprietățile funcționale specificate ale antenelor. Soluția acestui subtaster nu definește încă designul antenei, determină numai cerințele pentru distribuția sa.
Al doilea are ca scop găsirea geometriei complete a antenei conform unei distribuții de amplitudine de amplitudine a curentului (sau a câmpurilor) pe emițătorul antenei. Această sarcină este mult mai complicată în primul rând și constructiv fără echivoc, este adesea rezolvată aproximativ.
Cu toate acestea, pentru anumite tipuri de antene, a fost dezvoltată o teorie strictă a sintezei constructive.
Transmiterea antenelor
Caracteristicile și parametrii lor
Structura antenei câmpului electromagnetic (EMF)
Fiecare antenă poate fi considerată ca un sistem de emițători elementari sa axat într-un volum limitat de spațiu liniar (), câmpul său EM ca suprapunere a câmpurilor EM care constituie emițătoarele sale elementare. Pentru a identifica structura antenei EMF, ia în considerare structura elementului EMF al schimbării armonioase drepte cu o frecvență unghiulară , curent cu o amplitudine constantă și o lungime a acestui elementar al unui mediu izotrop literal liniar, cu parametri constanți ,,.
- permeabilitatea dielectrică absolută a mediului;
ε - permeabilitatea dielectrică relativă a mediului;
Constant electric;
- permeabilitatea magnetică absolută a mediului;
Permeabilitatea magnetică relativă a mediului;
Constant magnetic;
- conductivitatea electrică specifică a mediului;
λ - lungimea de undă.
M este punctul de observare al EMF;
r este punctul de coordonate radiale m (distanța de la centrul sistemului de coordonate sferice la punctul M);
- punctul de coordonate azimuthal;
Punctul de coordonate de meridional M.
Pentru a vizualiza vibratorul, Hertz localizat de-a lungul axei Z, din mijlocul căruia este combinată cu centrul sistemului de coordonate sferice, soluția ecuației Maxwell (1.1), unde
Un singur vector;
– momentul curentului electric;
Componentele de amplitudine complexe ortogonale conform coordonatelor sferice, vector de intensitate a câmpului electric;
, , - componente complexe de amplitudine ortogonale conform coordonatelor sferice ,,, vector de rezistență a câmpului magnetic;
- numărul de val;
Lungime de undă în spațiu nelimitat.
Din expresii rezultă că elementul liniar EMF al curentului este ortogonal în spațiul de undă al câmpurilor electrice și magnetice. În același timp, rata de schimbare a amplitudinii fiecărui val este determinată de îndepărtarea relativă a punctului din centrul vibratorului.
Trei zone de câmp distinge:
Pentru câmpul câmpului lung de exprimare, luați forma:
În Departamentul EMF are următoarele proprietăți:
Pentru aer:.
În zonele din câmpurile intermediare și apropiate, în plus față de un val transversal sferic, există jeturi locale, a căror intensitate este foarte rapid crescută, cu o scădere a R. Aceste domenii conțin o anumită furnizare de energie, pe care o schimbă periodic o antenă (cu o perioadă). Aceste câmpuri determină componenta reactivă a rezistenței la intrarea antenei.
Proprietățile EMF definesc proprietățile funcționale ale antenei, iar proprietățile emf-ului apropiat și intermediar determină stabilitatea proprietăților funcționale și banda largă a antenelor.
Regiunea FARM EMF este adesea menționată ca zonă de radiații, iar zona din apropierea EMF - zona de inducție.
Pentru antenele reale, se determină limitele zonelor de câmpuri distante, intermediare și apropiate, luând în considerare diferența dintre fazele valurilor, care au ajuns la punctul de observare de pe marginile antenei și ale centrului său.
Cu o diferență de fază admisibilă într-o zonă de câmp de departe, egală:
De departe regiunea EMF va fi la;
Câmpul intermediar;
Zona de câmp apropiat în cazul în care
Distanța de la centrul antenei la punctul de observare;
- dimensiunea maximă transversală a sistemului de antenă emitent.
Principalele caracteristici și parametri ai antenei transmise
Proprietățile antenei sunt împărțite în:
Radiotehnică;
Constructiv;
Operațional;
Economic;
Proprietățile funcționale sunt determinate de parametrii semnalului.
Caracteristicile și parametrii antenei de transmisie:
Caracteristicile imaginii vectoriale complete
Vectorul complex de henna este o dependență de direcția (polarizarea, faza) a câmpului electric al undelor de antenă emise în punctele echidabil de la acesta (pe suprafața razei R).
În general, henna complexă este formată din trei pântești:
unde - coordonatele sferice ale punctului de observare a valului de antenă radiată.
Amplitudinea găină.
O amplitudine henna este o dependență de direcția amplitudinii tensiunii de undă electromagnetică, a emis o antenă în punctele echidistante.
De obicei, ia în considerare amplitudinea normalizată Henna:
,
unde - direcția în care valoarea de găină de amplitudine este maximă.
Antenna Focus (ADN)
Diagrama direcțională a antenei este o secțiune transversală de amplitudine henna cu avioane care trec prin direcție sau perpendicular pe el.
Secțiunea transversală cea mai frecvent utilizată este avioanele ortogonale reciproc.
Diagrama de focalizare are o structură petală. Petalele sunt caracterizate de amplitudine și lățime.
Lățimea fundului fundului este unghiul în care amplitudinea schimbării petalelor în limitele de setare admise.
Petalele sunt:
Șef de petale;
Petale laterale;
Petale spate.
Lățimea petalelor este determinată de zerouri sau la jumătate de putere maximă.
Pe câmp \u003d 0,707;
Prin putere \u003d 0,5;
Într-o scară logaritmică \u003d -3 dB.
Amplitudinea normalizată Henna la putere este asociată cu amplitudinea henna de către câmp prin raport:
Pentru imaginea sistemelor de coordonate de jos, polar și dreptunghiulare și trei tipuri de scară sunt utilizate:
Liniar (pe teren);
Pavaj (putere);
Logaritm
Fază găină.
Faza Henna este o dependență de direcția fazei valului electromagnetic armonic în domeniul câmpului îndepărtat în punctele echidistante de la începutul coordonatelor la un moment dat.
Referinţă:
Centrul de fază al antenei este un punct în spațiu, cu privire la care valoarea fazei din zona îndepărtată nu depinde de direcție și schimbă saltul când se deplasează de la o henna petală la alta.
Pentru o sursă de puncte a unui val electromagnetic care emite un val sferic, suprafața fazelor egale are tipul de sferă.
Hen de polarizare.
Valul electromagnetic este caracterizat prin polarizare.
Polarizarea este orientarea spațială a vectorului E, considerată în orice punct fix al câmpului îndepărtat în timpul unei oscilații.
În general, sfârșitul vectorului E într-o perioadă de oscilații în orice punct fix de spațiu descrie elipsa, care este situată în plan perpendicular pe direcția de propagare a undelor (polarizarea elipsă).
Polarizarea se caracterizează prin:
parametrii elipse;
orientarea spațială a elipsei;
direcția de rotație a vectorului E.
Rezistența la radiații
Rezistența radiației antenei este rezistența la undă a spațiului care înconjoară antena, îl depășește pe intrare sau în orice secțiune a ghidajului său de alimentare, unde conceptul de curent complet are o suliță și poate fi determinată.
Rezistența la radiații poate fi considerată calculată prin formula:
sS. ,
unde i este valoarea curentului total în această zonă a antenei sau hrănirea acestuia a liniei sale cu două fire, echivalentă cu furnizarea de undă de undă goală.
Rezistența la intrare a antenei
Rezistența la intrare a antenei este raportul dintre amplitudinile complexe ale tensiunilor armonice și curenților la terminalele de intrare a antenei.
Rezistența la intrarea antenei caracterizează antena ca sarcină pentru linia de alimentare.
Acest parametru este utilizat în principal pentru antene liniare, adică Antenele, în care tensiunile și curenții de intrare au un înțeles fizic clar și pot fi măsurate.
Pentru antenele cu microunde, sunt specificate dimensiunile secțiunii transversale a guidelor de intrare de intrare.
Eficiența (eficiența) coeficientului antenei
Determină eficacitatea transmiterii antenei în spațiul înconjurător.
Pierderea rezistenței
Referinţă:
Cu o creștere a f, eficiența antenei crește de la unități procente pe valuri lungi, până la 95-99% la cuptorul cu microunde.
Rezistența electrică și altitudinea antenei
Rezistența electrică a antenei este capacitatea antenelor de a-și îndeplini funcțiile fără o defalcare electrică a dielectrică în proiectarea sau mediul cu o creștere a puterii valului electromagnetic care intră la intrarea sa.
Rezistența electrică cantitativă a antenei este caracterizată printr-o putere extrem de admisă și rezistența câmpului electric critică corespunzătoare la care începe defalcarea.
Antena de mare creștere
Elevarea antenei este capacitatea antenelor de a-și îndeplini funcțiile fără o defalcare electrică a atmosferei înconjurătoare, crescând în același timp înălțimea localizării acestei antene la o putere de transmisie dată.
Referinţă:
Cu o creștere a înălțimii, rezistența electrică mai întâi scade, ajungând la minimum la o înălțime de 40-100 km și apoi crește din nou.
Antena Gama de frecvențe de lucru
Gama de frecvență de la F Max la F min, în care niciunul dintre parametrii și caracteristicile antenei se extinde dincolo de limitele specificate în specificațiile tehnice.
În mod tipic, intervalul este determinat de parametrul a cărui valoare atunci când modificările de frecvență iese mai devreme din limitele admise. Cel mai adesea, acest parametru este rezistența la intrare a antenei.
Estimările cantitative ale proprietăților de interval ale antenei sunt lățimea de bandă și lățimea de bandă:
Utilizați adesea lățimea de bandă relativă
Antenele prin parametru sunt împărțite în:
Coeficientul de acțiune direcțional (CND)
Coeficientul antenei într-o anumită direcție este numărul indicând de câte ori valoarea vectorului de indicare în direcția considerată în punctul fix al zonei îndepărtate diferă de valoarea vectorului de indicare în același punct dacă înlocuim Antena în cauză cu antena absolut non-direcțională (izotropă) sub condiția egalității capacității lor emise.
Referinţă:
De obicei indică valoare maximă Antena cbds spre maximul radiației sale.
Vibrator: KND \u003d 0,5;
Vibrator simetric jumătate: tăiat \u003d 1,64;
Antena de regulă: tăiat;
Oglindă antenă: KND;
Antenne spațiale: CBD;
Limitatorul limitei superioare a KND este erorile tehnologice ale fabricării și influența condițiilor de funcționare.
Valorile minime ale maximelor antenelor reale CBD sunt întotdeauna\u003e 1deoarece Armele absolut non-direcționale nu există.
KND este asociat cu un câmp cu o amplitudine normalizată Henna:
,
unde – valoarea maximă a KND în direcția radiației maxime a antenei în care .
Show-ul de show este nevoie de câștigul de putere, care asigură utilizarea unei antene direcționale, dar nu ia în considerare pierderile termice din ea.
Ko. e. amplificarea antenei
Coeficientul de amplificare a antenei în această direcție este numărul care indică câștigul de alimentare de la utilizarea unei antene direcționale, luând în considerare pierderile de căldură în ea:
Echipament echivalent izotropic
Puterea echivalentă izotropă este un produs care rezumă antena de putere la valoarea maximă a coeficientului de câștig.
Coeficientul de dispersie al unei antene
Coeficientul de dispersie al antenei este numărul care prezintă ponderea puterii radiate care vine la ponderea petalelor laterale și spate.
Determină puterea venită la principala petală a Hennei
Lungimea activă a antenei
Lungimea activă a antenei este un vibrator drept ipotetic cu o distribuție uniformă a curentului de-a lungul întregii sale lungimi, care, în direcția maximă a radiației sale, creează aceeași valoare a rezistenței câmpului ca antena luată în considerare cu același curent la același curent intrare.
Într-un mediu de rezistență la undă, lungimea activă a antenei este determinată de expresie.
Polarizarea undelor electromagnetice
Polarizarea undelor electromagnetice (Polarizarea originală, sursa originală: greacă. Axa polos, pol) - Simetria axială afectată a valului transversal față de direcția de distribuire a acestui val. Într-un val polarizat de oscilație a vectorilor S și V deplasarea și viteza în cazul valurilor elastice sau a vectorilor E și H de tensiuni de câmpuri electrice și magnetice în cazul undelor electromagnetice la fiecare punct de spațiu la tot felul de zone din Planul, perpendicular pe direcția de propagare a undelor, se înlocuiesc rapid și aleatoriu reciproc. Deci, niciuna dintre aceste zone de oscilații nu este preferențială. Valul transversal va fi numit polarizat dacă la fiecare punct de spațiu, direcția oscilațiilor rămâne neschimbată sau variază în timp conform unei anumite legi. Polarizarea plană (polarizată liniar) va fi numită un val cu o direcție constantă de oscilații, respectiv, vectori S sau E. Dacă capetele acestor vectori sunt descrise în timp ale cercului sau ale elipselor, valul va fi numit circular sau eliptic polarizat. Se poate produce un val polarizat: datorită lipsei de simetrie axială în valul excitant al emițătorului; Atunci când reflectă și refracționează de valuri la granița secțiunii a două medii (a se vedea Legea Brewster); Când valul este propagat într-un mediu anizotrop (vezi bulbul dublu).
(Vezi dicționar politehnică enciclopedică mare)
În practică: dacă semnalul din centrul de televiziune merge în polarizare orizontală, vibratoarele antenei trebuie amplasate în paralel cu planul de teren, dacă semnalul este transmis în polarizare verticală, vibratoarele antenei trebuie să fie localizate perpendicular pe planul terenului Semnalele sunt transmise în două polarizări, atunci trebuie să utilizați două antene și semnale de la ele pentru a rezuma. În zona de recepție încrezătoare, puteți pune o antenă la un unghi de 45 de grade față de planul de teren.
Semnalul de televiziune prin satelit este transmis la sol în linie liniară și în polarizare circulară. Pentru a primi astfel de semnale, convertoare diferite utilizează: de exemplu, pentru continentul un convertor liniar TV și pentru un TV Tricolor - un convertor circular. Forma și dimensiunea plăcii nu afectează polarizarea.
Un parametru important de antenă este rezistența la intrare: (o impedanță de intrare a antenei), care o caracterizează ca o sarcină pentru dispozitivul de transmisie sau alimentator. Rezistența la intrarea antenei se numește raportul de tensiune între antena punctului de conectare (punctul de excitație) la alimentator, la curentul la aceste puncte. Dacă antena este alimentată de un ghid de undă, atunci rezistența la intrare este determinată de reflexiile apărute în calea de undă. Rezistența la intrare a antenei constă în cantitatea de rezistență a radiației antenei și a rezistenței pierderii: Z \u003d R (зн) + R (sudoare). R (Sal) - În general, valoarea este complexă. În rezonanță, componenta reactivă a impedanței de intrare trebuie să fie zero. La frecvențele deasupra impedanței rezonante este inductivă și la frecvențele sub natura rezonantă-capacitivă, ceea ce provoacă pierderi de putere la frontierele benzii de lucru antenei. R (sudoare) - Rezistența pierderii antenei depinde de mulți factori, de exemplu, de la apropierea de suprafața pământului sau a suprafețelor conductive, pierderile ohmice în elementele și firele antenei, pierderile de izolare. Impedanța de intrare a antenei trebuie să fie compatibilă cu rezistența la undă a calea alimentatorului (sau cu rezistența de ieșire a emițătorului), astfel încât să se asigure în ultimul mod aproape de modul de val de deplasare.
În antenele de televiziune Impedanța de intrare: Antena logoeriodică este de 75 ohmi, la canalul valului - 300 ohmi. Pentru antenele canalului de undă, atunci când se utilizează un cablu de televiziune cu o rezistență la undă de 75 ohmi, este necesar un dispozitiv de potrivire, transformatorul RF.
Coeficient Wave Standard (KSV)
Coeficientul valului permanent caracterizează gradul de aprobare a antenei cu alimentatorul, precum și coordonarea ieșirii transmițătorului și a alimentatorului. În practică, întotdeauna o parte a energiei transmise se reflectă și se întoarce la emițător. Energia reflectată provoacă supraîncălzirea transmițătorului și le poate deteriora.
CWS se calculează după cum urmează:
KSV \u003d 1 / KBV \u003d (U Pad + U OTR) / (u pad - u OTP), unde u pad și u otr - amplitudinea incidentelor și a undelor electromagnetice reflectate.
Cu amplitudinile celor care se încadrează (UT) și a valurilor reflectate (U OTP) din linia CBW sunt asociate cu relația: KBB \u003d (U Pad + U OTP) / (U Pad - U OTR)
În mod ideal, KSW \u003d 1, valorile de până la 1,5 sunt considerate acceptabile.
Diagrama alimentară (DN)
Diagrama de radiații este una dintre cele mai vizuale caracteristici ale proprietăților de primire ale antenei. Construcția diagramelor de radiații este produsă în coordonatele polare sau rectangulare (decartuiale) . Luați în considerare exemplul construit în coordonate polare Diagrama tipului de antenă "canal de val" în plan orizontal (figura 1). Gridul de coordonate este alcătuit din două sisteme de linii. Un sistem de linii este un cerc concentric cu centrul la începutul coordonatelor. Circumferința celei mai mari raze corespunde unui EMF maxim, a căror valoare este condiționată condiționat egală cu una, iar restul cercului - valorile intermediare ale ECD de la unul la zero. Un alt sistem de linii care formează grila de coordonate este un bug de direct, care împărți unghiul central de 360 \u200b\u200b° față de părți egale. În exemplul nostru, acest unghi este împărțit în 36 de părți de 10 ° în fiecare.
Propunem ca valul radio să provină din direcția prezentată în fig. 1 săgeată (unghiul 10 °). Din modelul de radiații, se poate observa că această direcție de sosire a undă radio corespunde ECD-ului maxim de pe bornele antenei. La primirea undelor radio provenind din orice altă direcție, EMF de pe terminalele antenelor va fi mai mică. De exemplu, dacă undele radio vin la un unghi de 30 și 330 ° (adică, la un unghi de 30 ° față de axa antenei din directoare), valoarea EMF va fi de 0,7 maximă, la unghiurile de 40 și 320 ° - 0,5 maxime și t. D.
Pe diagrama direcțională (figura 1), trei zone caracteristice sunt vizibile - 1, 2 și 3. Regiunea 1, care corespunde celui mai mare nivel de semnal recepționat, se numesc principal ,
sau principala petală a diagramei de focalizare. Zonele 2 și 3, situate pe partea laterală a reflectorului antenei, se numesc petalele posterioare și laterale ale diagramei orientale .
Prezența petalelor din spate și laterale sugerează că antena ia undele radio nu numai în față (de către directori), ci și din spate (de către reflector), ceea ce reduce imunitatea de admitere a zgomotului. În acest sens, la înființarea antenei, ei încearcă să reducă numărul și nivelul petalelor din spate și laterale.
Modelul de radiație descris, care caracterizează dependența EMF pe bornele antenei din direcția sosirii valului radio, este adesea denumită modelul câmpului sau câmpului ,
deoarece EMF este proporțională cu rezistența câmpului electromagnetică la punctul de recepție. Evrustarea EMS, corespunzătoare fiecărei direcții de sosire a undei radio, poate fi obținută printr-o diagramă de putere la putere (linia punctată din figura 2).
Pentru evaluarea numerică a proprietăților direcționale ale antenei, folosim conceptele unghiului de soluție al petalei principale a diagramei orfelinate și nivelul lobilor din spate și laterali. Unghiul petalei principale a diagramei de radiație se numește unghiul, în cadrul căruia EMF-ul de pe bornele antenei dispare la nivelul de 0,7 de la maxim. Unghiul soluției poate fi, de asemenea, determinat utilizând un model de putere în ceea ce privește degradarea sa la nivelul de 0,5 de la unghiul maxim (jumătatea "soluției de putere). În ambele "cazuri, valoarea numerică a unghiului soluției este obținută, în mod natural, la fel.
Nivelul petalelor din spate și lateral al modelului de focalizare este determinat ca raportul dintre EMF de pe bornele antenei atunci când primește de la maximul petalei posterioare sau laterale la EMF de la maximul petalei principale. Atunci când o antenă are mai multe petale din spate și laterale de diferite dimensiuni, atunci este indicat nivelul celui mai mare petală.
Coeficientul de acțiune direcțional (CND)
Coeficientul de acțiune direcțională: (KND) al antenei de transmisie - raportul dintre pătratul rezistenței câmpului creat de antena în direcția petală principală, până la pătratul rezistenței câmpului de referință non-direcțională sau direcționată generată Antena (vibratorul de jumătate de val - dipolul, coeficientul de direcție din care în raport cu antena non-direcțională ipotetică este de 1, 64 sau 2,15 dB) cu aceeași sursă de alimentare. (Tăiat) este o valoare fără dimensiuni, poate fi exprimată în decibeli (db, dbi, dbd). Deja principalul petală (DN) și mai puțin nivel al petalelor laterale, cu atât este mai mare CBD.
Ieșirea reală a antenei asupra puterii în raport cu emițătorul izotropic ipotetic sau vibratorul de jumătate de val se caracterizează prin coeficientul de câștig pentru q (putere), care este asociat cu raportul (CBD):
Ku (putere) \u003d Knd - Eficiența (Eficiența antenei)
Coeficientul de amplificare (KU)
Antena de câștig (KU) - raportul dintre puterea la intrarea antenei de referință la alimentarea cu energie la intrarea în considerare a antenei, cu condiția ca ambele antene să fie create în această direcție aceeași distanță Valorile egale ale rezistenței câmpului în timpul radiației de putere și la primirea, raportul dintre capacitatea alocată pe sarcinile convenite ale antenelor.
Ku este o valoare fără dimensiuni, poate fi exprimată în decibeli (db, dbi, dbd).
Câștigul antenei este caracterizat prin câștig de putere (tensiune), care este alocat într-o sarcină consistentă conectată la clemele de ieșire ale antenei în comparație cu "izotropă" (adică, având un fund circular) o antenă sau, de exemplu, , un vibrator de jumătate de val. Este necesar să se țină seama de proprietățile direcționale ale antenei și pierderea în IT (eficiența). Antenele de primire a televiziunii (KU) este egală cu coeficientul de acțiune a acțiunii (KND), deoarece Eficiența unor astfel de antene este de 0,93 ... 0,96. Coeficientul de câștig al antenelor de bandă largă depinde de frecvența și de-a lungul întregii benzi de frecvență. În pașaport de pe antenă, indicați adesea valoarea maximă (KU).
Ratajul de eficiență (eficiență)
În modul de transmisie, (eficiența) este raportul dintre puterea antenei radiate la puterea subordonată acestuia, deoarece există pierderi în cascada de ieșire a emițătorului, în alimentator și antena în sine, eficiența antenei este întotdeauna Mai puțin de 1. În antenele de televiziune primitoare, eficiența este în termen de 0, 93 ... 0.96.
Proiectarea, fabricarea și utilizarea antenelor pentru intervalele lungi (DV), valurile de mediu (S) și scurte (KB) conțin probleme semnificativ mai puține decât antena pentru gama VHF, în special televiziunea. Faptul este că, în benzile roșii, transmițătoarele CB, KB, de regulă, au o putere mare, propagarea undelor radio ale acestor intervale este asociată cu valori mari de difracție și refracție în atmosferă și dispozitivele de recepție avea sensibilitate crescută.
Atunci când transmiteți și primiți un semnal în gama VHF și, în special, un semnal de televiziune, asigurând valorile necesare ale acestor parametri determină o serie de dificultăți, și anume: realizarea capacității emițătoarelor de televiziune, cum ar fi difuzarea, nu a fost încă a fost imposibil; Fenomenele de difracție și refractare în intervalul VHF sunt nesemnificative; Sensibilitatea receptorului de televiziune este limitată de nivelul propriului zgomot și se datorează necesității de a primi un semnal de bandă largă de aproximativ 5 μV. Prin urmare, pentru a primi un ecran TV la nivel înalt, nivelul de intrare trebuie să fie de cel puțin 100 μV. Cu toate acestea, datorită puterii mici a transmițătorului și cele mai grave condiții pentru propagarea filtrelor radio, rezistența câmpului electromagnetică la punctul de recepție este scăzută. De aici, una dintre principalele cerințe pentru antena de televiziune: Cu această rezistență a câmpului la punctul de recepție, antena trebuie să asigure tensiunea necesară a semnalului pentru funcționarea normală a receptorului de televiziune.
Antena de recepție este un singur fir sau un sistem de sârmă destinat transformării energiei valurilor electromagnetice în energia curenților de înaltă frecvență. Parametrii antenelor atunci când lucrează pentru a primi și transmiterea sunt identice, astfel încât să puteți aplica principiul reciprocității dispozitivelor antene care dau capacitatea unor caracteristici și parametrii antenei pentru a determina în modul de transmisie, în timp ce altele în modul de recepție.
Valurile radio, care se încadrează pe elementele înconjurătoare, curenții electrici de înaltă frecvență sugerează. Acesta din urmă creează un câmp electromagnetic și se reflectă un val electromagnetic. Antena ia atât undele radio directe, cât și reflectate, care duc la o distorsiune a imaginii de pe ecranul televizorului.
Studiile experimentale au arătat că atunci când se utilizează polarizarea verticală, valurile semnificativ mai mari ajung la locul de recepție decât utilizarea polarizării orizontale. Acest lucru se explică prin faptul că în spațiul înconjurător, în special în orașe, există multe obstacole verticale, bine reflectorizante (clădiri, stâlpi, țevi, magneți). La alegerea unui tip de polarizare, sunt luate în considerare și proprietățile antenelor. Antenele orizontale din punct de vedere structural sunt mai simple verticale. Aproape toți au o referință în planul orizontal, care slăbește recepția interferențelor și a unor valuri reflectate datorită selectivității spațiale.
Antenele televizoarelor de recepție trebuie să îndeplinească următoarele cerințe de bază:
Au un design simplu și ușor de utilizat;
Selectivitate spațială ridicată;
Treceți la o bandă de frecvență largă;
Asigurați raportul ridicat al nivelului de semnal la nivelul de interferență la primirea;
Au o dependență slabă a rezistenței la intrare și câștigul frecvenței.
Rezistența la intrare a antenei
Antena este o sursă de semnal care se caracterizează printr-o forță electromotoare (EMF) și de rezistență internă, numită rezistență la intrarea antenei. Rezistența la intrare este determinată de atitudinea direcției de pe clipurile antenei la curentul la intrarea alimentatorului. Mărimea rezistenței de intrare a antenei trebuie să fie cunoscută pentru a se potrivi corespunzător cu antena cu un cablu și TV: numai în același timp, cea mai mare putere vine la intrarea televizorului. Cu o coordonare adecvată, rezistența la intrare a antenei trebuie să fie egală cu rezistența la intrare a cablului, care, la rândul său, ar trebui să fie egală cu rezistența la intrare a televizorului.
Rezistența la intrarea antenei este componentele active și reactive. Rezistența la intrare a antenei configurată la rezonanță este pur activă. Depinde de tipul de antenă și de ea caracteristici constructive. De exemplu, rezistența la intrare a vibratorului liniar de jumătate de val este de 75 ohmi, iar un vibrator de buclă este de aproximativ 300 ohmi.
Armonizarea unei antene cu un alimentator de cablu
Coordonarea antenei cu cablul este caracterizată printr-un coeficient al unui val de funcționare (CBW). În absența armonizării perfecte a antenei și a cablului, există o reflectare a valului incident (tensiunea de intrare), de exemplu, de la capătul cablului sau al altui punct, în cazul în care proprietatea sa se schimbă dramatic. În acest caz, de-a lungul cablului, incidentul și valurile reflectate sunt distribuite în direcții opuse. În acele puncte în care fazele ambelor valuri coincid, tensiunea totală este maximă (capfall) și la punctele în care fazele sunt opuse, este minim (nod).
Coeficientul de undă de prăjire este determinat de raport:
În cazul ideal, KBW \u003d 1 (când are loc modul de valuri de funcționare, adică semnalul la intrarea TV este transmis la puterea maximă posibilă, deoarece nu există valuri reflectate în cablu). Acest lucru este posibil atunci când îmbătrâniți rezistențele de intrare ale antenei, cablului și televizorului. În cel mai rău caz (când U min \u003d 0) CBW \u003d 0 (există un mod de val în picioare, adică amplitudinile incidentului și a valurilor reflectate sunt egale, iar energia de-a lungul cablului nu este transmisă).
Coeficientul valului permanent este determinat de raport:
Coeficientul de direcție și coeficientul de amplificare a antenei
Recepție Antena non-direcțională ia semnale din toate direcțiile. Antena de primire direcțională are selectivitate spațială. Este important, deoarece la un nivel mic de orientare pe teren la locul de recepție, o astfel de antenă mărește nivelul semnalului primit și slăbește interferența externă provenită din alte direcții.
Coeficientul de antenă direcțională este un număr care indică de câte ori puterea venită la intrarea de televiziune atunci când ia o antenă direcțională, mai multă putere, care poate fi obținută atunci când se ia o antenă non-direcțională (cu aceeași rezistență a câmpului).
Proprietățile modelului antenei sunt caracterizate printr-un model de orientare. Modelul antenei direcționale este o reprezentare grafică a unei dependențe de tensiune a semnalului la orificiul de admisie a televizorului dintr-o antenă de rotație a antenei în planul corespunzător. Această diagramă caracterizează dependența EMF, indusă într-o antenă printr-un câmp electromagnetic, de la direcția sosirii semnalului. Acesta este construit în sistemul de coordonate polar sau dreptunghiular. Pe smochin. 12.sunt prezentate modele de direcție de antenă de tip "canal de val".
Smochin. 1. Diagrama de radiație a antenei în sistemul de coordonate polar
Modelele antene sunt cel mai adesea multi-tratamente. Petalul corespunzător direcției valului care vine la care EMF-ul maxim este în antena se numește cea principală. În cele mai multe cazuri, diagrama de radiație are chiar și petale laterale inverse (spate). Pentru comoditatea comparației, diferite antene ale modelului lor de radiații sunt normalizate, adică, construi în valori relative, luând cel mai mare ECD pe unitate (sau pentru o sută la sută).
Parametrii principali ai diagramei de radiație sunt lățimea (unghiul soluției) a petalei principale în planurile orizontale și verticale. În lățimea petală principală, a judecat proprietățile direcționale ale antenei. Decât această lățime este mai mică, cu atât este mai mare atenția.
Smochin. 2. Diagrama modelului de antenă orientată într-un sistem de coordonate dreptunghiulare
Nivelul petalelor laterale și spate caracterizează imunitatea zgomotului antenei. Se determină utilizând antenele coeficientului de acțiune de protecție (CDD), sub care raportul puterii eliberat de antenă pe o sarcină consistentă în timpul recepției din direcția posterioară sau laterală, la alimentarea la aceeași sarcină atunci când se iau din direcția principală .
Adesea coeficientul de acțiune de protecție este exprimat în unități logaritmice - decibeli:
Proprietățile direcționate ale antenei sunt, de asemenea, caracterizate printr-un coeficient de direcție (tăiat) - numărul indicând de câte ori puterea semnalului care sosește la intrarea de televiziune atunci când luați o antenă direcțională dată, mai multă putere care ar putea fi obținută atunci când se iau un non - Antena de referință direcțională sau direcționată. Ca o antenă de referință, este utilizat cel mai adesea un vibrator de jumătate de val (dipol), coeficientul acțiunii direcționale din care în raport cu antena non-direcțională ipotetică este de 1,64 (sau 2.15 dB). KND caracterizează câștigul maxim posibil la putere, care poate da o antenă datorită proprietăților sale direcționale, presupunând că nu există nici o pierdere în ea. De fapt, orice antenă are pierderi și îi oferă un câștig la putere este întotdeauna mai mic decât maximul posibil. Antena reală câștigătoare pentru putere față de un emițător izotropic ipotetic sau un vibrator de jumătate de val se caracterizează printr-un coeficient de creștere a energiei La R.care este asociat cu CBD cu raportul:
unde η - Coeficientul de antenă de eficiență (eficiență).
Eficiența antenei caracterizează pierderea de putere a antenei și este raportul de putere de radiație la cantitatea de capacități și pierderi de radiații, adică la putere maximă, care este furnizată antena de la emițător:
unde P U. - puterea de radiații, P n. - Power Power.
Antena lățime de bandă
Lățimea de bandă a antenei de televiziune primitoare este un spectru de frecvență, în care sunt furnizate toate valorile principale ale caracteristicilor sale electrice. Răspunsul de frecvență al antenei configurate este similar cu curba rezonantă. circuitul oscilator.. Prin urmare, prin analogie cu lățimea de bandă buclă, poate fi definită și o lățime de bandă antenă.
Pe frecvența rezonantă (fixă) a antenei are o anumită magnitudine a rezistenței la intrare, care este în concordanță cu rezistența la sarcină. Pentru această frecvență, frecvența medie este de obicei acceptată. canal de televiziunepe care rezistența reactivă a antenei este zero. La frecvențele sub rezonant, este capacitiv și la frecvențele deasupra rezonantului - inductiv.
Astfel, schimbarea frecvenței conduce atât la modificarea componentei active, cât și la apariția componentei reactive a rezistenței la intrare. Ca o consecință, puterea ridicată la sarcină scade.
Acest lucru este deosebit de vizibil în frecvențele extreme cele mai îndepărtate de frecvența rezonantă. Reducerea permisă a puterii nu mai mult de două ori. Bazat pe această lățime de bandă 2AF.acesta este considerat un astfel de spectru de frecvență în apropierea frecvenței rezonante în care alimentarea cu energie electrică este redusă de mai mult de două ori.
A furniza calitate bună Recepția antenei trebuie să treacă întregul spectru al frecvenței semnalului de televiziune, care este de 8 MHz pentru un canal pentru un canal. Calitatea imaginii rămâne destul de bună dacă antena trece banda de frecvență de cel puțin 6 MHz. Retrunarea ulterioară a benzii de frecvență duce la o deteriorare a calității imaginii și la pierderea clarității sale. Cel mai metoda eficientă Extinderea lățimii de bandă este o scădere a rezistenței la undă echivalentă a vibratorului prin creșterea dimensiunilor sale transversale. În acest fel, capacitatea de rugăciune crește și inductanța robustă a vibratorului scade. Printre altele, lățimea de bandă a antenei este limitată la lățimea de bandă a alimentatorului de reducere.
rezistența la intrare a antenei. Se crede că este conectată în mod consecvent rezistența reactivă și activă. Dar în antenă sau în alimentator nu există nici un rezistor real, condensator sau bobină de inductor. Toate acestea sunt doar rezultatul calculării echivalente a lanțului antenei. Fie ca o anumită "cutie neagră" să fie utilizată ca sarcină, pe conectorul de intrare al cărui tensiune HF este furnizată. Pe această conectivitate, puteți măsura de fapt tensiunea instantanee U 'și curentul I ", precum și diferența de fază dintre ele J. Rezistența la intrare este rezistența activă și reactivă calculată, care se conectează la care această tensiune RF este exact aceeași U ', I' și J.
Se știe că un astfel de echivalent poate avea atât consecvent (serial, ZS \u003d RS + JXS), cât și paralel (paralel, ZP \u003d RP || + JXP) al rezistenței active și reactive. Fiecare compus consecutiv al rezistenței active (RS) și reactiv (XS) corespunde unui compus paralel cu rezistență activă (RP) și reactivă (XP). În general, Rs Rss și XSodxp. Dau formule pentru care puteți recalcula valorile numerice de la o conexiune la alta.
De exemplu, recalculăm conexiunea consecutivă ZS \u003d 40 + J30W într-un ZP paralel.
Utilizați mai des echivalentul incluziunii secvențiale, dar și echivalentul incluziunii paralele are aceeași valoare practică. ZS se numește impedanță de incluziune secvențială, R - resustera, reactantul X și impedanța ZP a incluziunii paralele. Administrația este adesea folosită în incluziune paralelă, dar această conductivitate și vizibilitate atunci când este utilizată foarte scăzută. De obicei, termenul "impedanță" indică faptul că vorbim despre o conexiune secvențială a rezistenței active și reactive echivalente.
88) Puterea furnizată antenei și antena emisă.
Puterea este împărțită în două părți:
1) emise
2) pierderile pe rezistența activă (în pământ, în conductorii metalelor din jur, dents, clădiri etc.)
- Puterea emisă, ca și pentru orice circuit liniar, este proporțională cu pătratul valorii curente curente din antenă.
- Coeficientul de proporționalitate.
Rezistența la radiații poate fi definită ca o antenă de legare a coeficientului cu În acest moment al antenei.
(formă de antenă, dimensiuni geometrice, l.)
Pierdere de putere:
- rezistența la pierderea echivalentă legată de curent I.
- Putere completă (însumată pe antenă)
unde 
- rezistența la antena activă la punctul punct
Este introdus conceptul de eficiență a antenei pentru a evalua eficacitatea antenei 
Creșterea trebuie redusă.
89) Vibrator electric simetric în spațiu liber.
Aproximativ legi ale distribuției actuale și de taxare vibrator.
Smochin. 15. Vibrator simetric
Symmetric Vibrato - Două umeri identici în dimensiune și formă, între care generatorul se aprinde.
Înainte de dezvoltarea teoriei stricte a vibratorului simetric (sfârșitul celui de-al 30-lea începutul anilor '40), la calcularea câmpului vibratorului, a fost utilizată o metodă aproximativă. Se bazează pe ipoteza distribuției sinusoidale a curentului peste vibrator (legea valurilor în picioare) asociată cu o analogie externă între vibratorul simetric și linia de 2 fire deschise la capăt.
Curs 9.
^ Emițătorul izotropic
Vibrator simetric
Principalele caracteristici ale antenelor. Amplitudinea caracteristică direcției antenei
Rezistența la radiații
Antena de rezistență la nivelul valurilor.
Rezistență la intrare
Pierderea rezistenței
Emițător izotropic.
Sub emițătorul izotrop este un dispozitiv care emite în mod egal și în mod egal emite energie electromagnetică în toate direcțiile.
Cu toate acestea, în practica emițătorilor non-direcționali nu există. Fiecare antenă de transmisie, chiar și cea mai simplă, radiază energia neuniformă și există întotdeauna o direcție în care este emisă energia maximă.
Cel mai simplu sau elementar emițător este un vibrator electric electromagnetic, care constă dintr-un număr foarte scurt comparativ cu lungimea de undă a firului, raționalizată soc electric, amplitudinea și faza a cărei sunt aceleași oriunde în fir. Modelul practic al vibratorului elementar este dipolul Hertz. Structura câmpului de radiație a dipolului Hertz are un maxim la un punct situat pe un dipper perpendicular direct. De-a lungul câmpului dipol \u003d 0.
^
Vibrator simetric.
Se compune din două conductori de aceeași lungime, între care linia de alimentare se rotește alimentatorul care leagă antena cu emițătorul.
Cele mai multe frecvențe sunt un vibrator simetric L lungime L în jumătate , numit un vibrator de jumătate de val. 37a.
Datorită reflexiei curentului și tensiunii în capetele firelor antene de-a lungul firelor există un val în picioare de curent și tensiune.
De-a lungul vibratorului de jumătate de val, podeaua valului de curent și de tensiune este instalată, de-a lungul vibratorului din valul valului de curent și tensiune Fig.37b. Cu toate acestea, în orice caz, asamblarea și tensiunea curentă este instalată la capete.
^
Principalele caracteristici ale antenelor.
Amplitudinea caracteristică direcției antenei.
Proprietățile direcționate ale antenelor sunt luate pentru a determina amplitudinea caracteristică direcției, adică. dependența tensiunii câmpului de antenă emise E. (, ) la punctul de observare la o distanță constantă. Imaginea grafică a amplitudinii caracteristice orientării este numită un model de radiație, care este reprezentat ca o suprafață descrisă de coordonatele de ieșire a vectorului de rază, lungimea căreia în fiecare direcție este proporțională cu funcția F. (, ) .Schema de focalizare este construită ca în sistemul de coordonate (fig.38b) dreptunghiular (fig.38b).
Direcția antenelor maxime de radiații se numește direcția principală. Iar petalul corespunzător este principalul lucru. Petalele rămase sunt laterale. Direcțiile în care antena nu acceptă și nu radiază se numește zerouri ale diagramei de orientare.
Principalul petală se caracterizează printr-o lățime de jumătate de putere 0,5 și o lățime zero 0. Lățimea 0,5 este determinată din partea de jos la nivelul de 0,707, este preluat de faptul că puterea la nivelul de 0,5 și rezistența câmpului la nivelul de 0,707 este asociată cu relația
R. 0,5 / R. Makh. = E. 2 0,707 / E. 2 Makh. = 0,5 .
Coeficientul de direcție al KND caracterizează capacitatea antenei de a concentra câmpul electromagnetic emis în orice direcție. Este raportul dintre densitatea fluxului de energie emisă de antena în această direcție la debitul de putere, în medie în toate direcțiile. Cu alte cuvinte, la determinarea CBD, antena este comparată cu o antenă imaginară, absolut non-direcțională sau izotropică care emite aceeași putere ca cea luată în considerare.
Pentru antenele de diafragmă
LA Nd. = 4. LA sus S A. / 2 ,
Unde: LA EXP - coeficientul de utilizare al suprafeței radiere a instrumentelor;
S. A - Zona antenei de deschidere.
Cea mai mare parte a antenelor RRL și sisteme prin satelit Lățimea de transmisie a zilei la jumătate de putere în plan vertical este aproximativ egală cu lățimea diagramei în planul orizontal.
Pentru contabilizarea eficienței antenei reale, este introdus conceptul de câștig al antenei, care este determinat de relația
G \u003d. A. LA Nd. ,
unde: dar = R. / R. 0 - eficiența antenei;
R. - puterea antenei emise;
R. 0 - Puterea furnizată antenei.
Câștigul antenei arată de câte ori alimentarea cu energie a antenei trebuie redusă comparativ cu puterea furnizată la emițătorul izotropic cu o eficiență egală cu 1 astfel încât rezistența câmpului la punctul de recepție să rămână neschimbată.
În intervalul de decimetru și centimetru valuri a 1 , asa de
G \u003d k. nd.
Coeficientul de acțiune de protecție a CDD este introdus pentru a caracteriza gradul de slăbire a semnalelor antenelor adoptate de direcțiile laterale și este calculată prin formula LA
Aici = G.
Makh.
/ G.
Cis, unde G.
Makh I. G.
CACK - coeficienții de armare ai antenei în direcția principală petală a zilei și în direcția laterală.
^
Rezistența la radiații.
Rezistența la radiații R.
Eu sunt - un indicator având dimensiunea rezistenței și puterea radiată de legare P de radial cu un curent I.
Și curgerea prin orice secțiune transversală a antenei
R. Sl. = R. Sl. / I. DAR 2 .
Deoarece curenții și tensiunile de-a lungul lungimii antenei sunt distribuite inegal, apoi pentru rotunjirea mărimii R. În cele mai multe cazuri, puterea radiată se referă la pătratul amplitudinii curentului maxim (în baliză) sau în pătratul curentului de la clemele de intrare ale antenei.
Valoare R. El depinde de relația dintre dimensiunile antenei și lungimea de undă, forma antenei și a altor factori.
Deci, o creștere a lungimii unui vibrator simetric izolat la l. \u003d , duce la o creștere a rezistenței radiațiilor. Cu toate acestea, aceasta cade, apoi crește din nou.
În general R. Sunt un personaj complex.
De exemplu, pentru un vibrator subțire de jumătate de val R. Sl. = 73,1 Om, A. H. Sl. = 42,5 Ohm.
O creștere a grosimii vibratorului duce la o scădere a amplorii rezistenței la undă.
^
Rezistență la antena.
Antena de rezistență la nivelul valurilor. Z.
OA este unul dintre parametrii importanți. Luand in considerare rezistența la nivelul valurilor metode ale teoriei liniilor lungi.
Pentru o lungime unică a conductorului cilindric L. La care poate fi atribuită o antenă sub formă de vibrator simetric, formula calculată are aspectul
,
unde: r. P este raza dirijorului.
O creștere a grosimii conductorului duce la o scădere a rezistenței la undă.
^
Rezistența la intrare.
Rezistența la intrare a antenei este un indicator care reprezintă raportul de tensiune la fixarea antenei la curentul care curge prin ele. În general, această rezistență are un caracter cuprinzător.
Z. Avh. = R. Avh. + ix. Avh.
unde: R. ABC este componenta activă a rezistenței la intrare;
H.
ABC este o componentă reactivă a rezistenței la intrare.
^
Pierderea rezistenței.
Pierderea de rezistență este definită ca:
R. P. = R. N. + R. și + R. 3 ,
unde: R. H - Rezistența la încălzirea pierderilor de fire;
R. și - rezistența pierderilor în izolatoarele antenei;
R. 3 - Rezistența la pierderi în sol și în sistemele de împământare.
