Антенны. Назначение. Характеристики антенны

Оглавление

Характеристики антенны

1. Входное сопротивление антенны z_вх является в общем случае комплексным, т.е. может быть представлено в виде последовательно соединенных активной R_вх и реактивной X_вх (емкостной или индуктивной) составляющих. Входное сопротивление настроенной в резонанс антенны чисто активно.
   Пример:
   Входное сопротивление линейного полуволнового вибратора составляет 75 Ом, волнового - примерно 250 Ом.
2. Характеристика направленности - зависимость ЭДС в антенне либо мощности в нагрузке от угла прихода сигнала.
3. Диаграмма направленности - графическое изображение характеристики направленности в полярных или прямоугольных координатах. Достаточно полное представление о направленных свойствах антенны дают диаграммы направленности в двух взаимно перпендикулярных плоскостях - горизонтальной и вертикальной.
   
   Область 1 - основной (главный) лепесток
   Область 2 - задний или боковой лепестки
   j- угол раствора основного лепестка
   Рис.1
   При построении диаграмм направленности максимальное значение ЭДС в антенне или мощности в нагрузке принимают равным 1 или 0 дБ, что дает возможность сравнивать различные антенны по их направленным свойствам. Такие диаграммы направленности называют нормированными. Чем меньше угол раствора главного лепестка и уровень задних и боковых лепестков, тем больше уровень сигнала на выходе антенны и выше помехозащищенность приема.
4. Коэффициент направленного действия (КНД). G - параметр, показывающий во сколько раз мощность, которую может отдать в нагрузку согласованная антенна при приеме со стороны максимума главного лепестка диаграммы направленности, больше мощности, которую может отдать в нагрузку согласованная эталонная антенна, имеющая круговую диаграмму направленности. В качестве эталонной антенны служат простейшие антенны либо полуволновой вибратор.
   
   Рис.2
   В общем случае G = P_н/P_o , где P_о - мощность при равномерном излучении в пределах от 0 до 360 градусов, P_н - мощность при излучении в данном направлении.
   
5. Эффективная поверхность. S_a - параметр, имеющий размерность площади и позволяющий по известной напряженности поля определить мощность Р, отдаваемую согласованной антенной в нагрузку:
   ,
   где Р, Вт; Е - эффективное значение, В/м; S_a , м².
   ,
   где l- длина волны излучаемого/принимаемого сигнала.
   В приемной антенне S_a характеризует ЭДС сигнала, наводимую в антенне принимаемым электромагнитным излучением.
   Пример:
   Эффективная поверхность полуволнового вибратора равна 0,13l², волнового вибратора - 0,19l².
6. Диапазонность антенны. Антенна является резонансным устройством, и все ее характеристики зависят от частоты принимаемого/излучаемого сигнала.
   
   E - ЭДС антенны
   l - длина волны излучаемого/принимаемого сигнала
   f - частота резонанса (наилучшее принятие сигнала)
   Рис.3

7. Поляризация антенны - преимущественное направление изменения вектора электрического поля E. Поляризация бывает: горизонтальная, вертикальная, круговая и др. Например, антенны в виде металлических штырей или проводов имеют направление поляризации, направленное вдоль излучателей. Типичным представитем такой антенны является полуволновый вибратор (см. ниже). Круговая поляризация может создаваться спиральной антенной, у которой излучатель свернут в виде спирали.
   Для эффективного приема сигнала приемная антенна должна располагаться так, чтобы ее плоскость поляризации совпадала с плоскостью поляризации передающей антенны. В противном случае сигнал будет очень слабым и будет формироваться за счет отражения от местных предметов (зданий, металлических конструкций), или приема не будет вовсе.
   
   Пример:
   
   1 - вертикальная поляризация
   2 - горизонтальная поляризация
   3 - круговая поляризация
   Рис.4

Принципы использования антенн для одновременной передачи и приема

Необходимым условием одновременного использования одной антенны для приема и передачи является разнос частот приема и передачи, однако обе частоты должны лежать в полосе частот, принимаемых антенной. При таком использовании антенны возникают два неприятных явления:
1. Мощный выходной сигнал передатчика проникает на входные высокочувствительные цепи приемника и выводит их из строя.
2. Слабый сигнал ЭДС, наводимый принимаемым антенной электромагнитным излучением, шунтируется выходными цепями передатчика и ослабляется, что препятствует нормальному приему сигнала.
Для исключения этих явлений производится развязка входных и выходных цепей с помощью фильтров-пробок (т.е. не пропускающих сигнал определенной частоты), включаемых в соответствующие цепи приемопередатчика, так, как показано на рисунке.

Предыдущий

Следующий