Антенно фидерные устройства конспект

Обновлено: 06.07.2024

Антенной называется устройство, предназначенное для излучения или приема электромагнитных волн. Антенна является необходимым элементом любого радиопередающего и радиоприемного устройства. Антенна радиопередатчика, или передающая антенна – устройство, предназначенное для преобразования тока высокой частоты в энергию излучаемых им электромагнитных волн. Приемная антенна,или антенна радиоприемника – это устройство, которое улавливает электромагнитные волны и преобразует их в энергию высокочастотных колебаний.

Радиоканал, состоящий из передающей антенны, тракта распространения и приемной антеннны, можно рассматривать как пассивный линейный четырехполюсник. Если в таком четырехполюснике поменять местами источник ЭДС и нагрузку, т.е. сделать приемную антенну передающей, а передающую - приемной, то параметры системы не изменятся. Это свойство пассивных линейных четырехполюсников называется принципом взаимности, из которого вытекает обратимость процессов приема и передачи. Обратимость антенн позволяет одновременно использовать одну и ту же антенну в качестве передающей и приемной, что существенно повышает технико-экономические показатели систем радиосвязи, особенно в системах мобильной радиосвязи, где передающие и приемные устройства имеют общую антенну для передачи и приема.

Совокупность устройств, с помощью которых энергия радиочастот подводится от радиопередатчика к антенне и от антенны к радиоприемнику, называется фидерным трактомили фидером.Конструкция фидера зависит от диапазона передаваемых по нему частот.

Все антенны можно разделить на две большие группы: излучающие провода и излучающие поверхности. В системах радиосвязи, работающих на частотах до 1 ГГц, в качестве антенн используются излучающие провода; на более высоких - излучающие поверхности.

Принципы действия и построения антенн.

Принцип работы антенн на основе излучающих проводов заключается в следующем. Если к двум близко и параллельно расположенным проводам, представляющим длинную линию, подключить генератор высокочастотных колебаний, то поля двух одинаковых по значению, но противоположно направленных токов взаимно компенсируются и излучение энергии в окружающее пространство не происходит. При создании антенны ставится противоположная задача – получение возможно большего излучения. Для этого можно использовать ту же длинную линию, но раздвинув ее провода на некоторый угол, в результате чего их поля не будут компенсировать друг друга. На этом основана работа V-образных и ромбических антенн, излучающие провода которых расположены под острым углом один к другому (рис. 1.10, а, б), и симметричного вибратора, получающегося при разведении проводов на 180° (рис. 1.10, в).

Рис. 1.10. Симметричные антенны

Компенсирующее действие одного из проводов фидера можно устранить, исключив его из системы. Это приводит к получению несимметричного вибратора (рис. 1.11, а) и на их основе несимметричных антенн: Г-образных и Т-образных (рис. 1.11, б, в).

Рис. 1.11. Несимметричные антенны

Фидер излучает, если соседние участки его двух проводов обтекаются совпадающими по фазе токами, поля которых усиливают друг друга. Антенны, реализуемые на этом эффекте, называются синфазными, и они получили самое широкое распространение.

Фидер будет излучать, если расстояние между проводами по некоторым направлениям приобретает значительную разность хода. Можно так подобрать расстояние между проводами, что по некоторым направлениям произойдет сложение волн от обоих проводов. Антенны, работающие на этом явлении, называются противофазными.

Рассмотрим более подробно принцип работы симметричного вибратора, входящего в состав многих антенн. Симметричный вибратор можно представить как длинную линию, разомкнутую на конце, провода которой раздвинуты на 180°.

Антенну на основе симметричного вибратора называют диполем, причем в зависимости от общей длины различают полуволновый диполь и одноволновый диполь. Наиболее часто встречаются полуволновые диполи, размер каждого плеча которых равен λ / 4, а всего диполя - 0,5 λ. Устройство такого диполя показано на рис. 1.12, а.

Рис. 1.12. Симметричный вибратор и распределение тока и напряжения

Распределение тока и напряжения вдоль вибратора подобно распределению в длинной линии, разомкнутой на конце. Пучность тока и узел напряжения получаются в середине вибратора, в месте подсоединения к нему генератора или питающего фидера. На концах вибратора, напротив, находятся узел тока и пучность напряжения.

Предположим, что полярность источника ЭДС такая, как на рис. 1.12, б. По проводам проходит ток, заряжающий конденсатор, образованный плечами вибратора. Одновременно возникает магнитное поле Н.После того как ток, достигнув максимума, начинает падать, уменьшаясь до нуля, в плечах диполя остаются заряды, отмеченные на рисунке плюсами и минусами. Между плечами возникает электрическое поле Е, которое показано штриховой линией (в данном случае линии поля даны только между концами вибратора). Поскольку ток равен нулю, магнитное поле около диполя исчезает, а ранее образовавшаяся его волна продолжает распространяться в пространстве.

Далее процесс повторяется, но уже в обратном порядке. Так как полярность питающего напряжения меняется, ток будет протекать в обратном направлении. Заряды, накопленные на проводах, будут стекать, и плечи диполя перезарядятся, т.е. возникнет поле Е обратного направления. Отодвинувшиеся от вибратора силовые линии первоначального электрического поля теперь не заканчиваются на вибраторе, а замыкаются где-то в пространстве, как показано на рис. 1.12, в.

Ранее образовавшееся магнитное поле совместно с электрическим отходит все далее от вибратора, распространяясь в пространстве. Затем в проводах появляется ток, как и в начале процесса, и т.д.

Излучение полуволнового диполя максимально в экваториальной плоскости, т.е. в плоскости, перпендикулярной оси диполя и проходящей через его середину. Излучение в осевых направлениях отсутствует. Волны, создаваемые такими антеннами, имеют сферический фронт.

Если полуволновый вибратор расположить вертикально, его размер можно уменьшить вдвое благодаря проводящим свойствам земли. При вертикальном расположении нижний конец антенны подключается к одному из зажимов генератора электромагнитных колебаний (рис. 1.13, а), второй зажим генератора при этом заземляется. Если предположить, что земля является идеальным проводником, то в ней наводится ЭДС, которая действует как зеркальное изображение основного вибратора (рис. 1.13, б).Такая антенна называется несимметричной антенной, ее высота приблизительно равна λ / 4. Все сказанное справедливо только в том случае, когда земля представляет собой идеальный проводник. Когда же земля обладает плохими проводящими свойствами, характер распределения тока в земной поверхности изменяется. Особенно большое значение имеет сопротивление земли вблизи основания антенны. Для улучшения проводимости этого участка применяют металлизацию земли путем закапывания в нее металлических листов, проводов, путем улучшения химического состава почвы, с помощью пропитывания ее различными солями.

Рис. 1.13. Несимметричный четвертьволновой вибратор

Опыт показывает, что нет надобности осуществлять полную металлизацию земли, достаточно хорошо работает система радиальных расходящихся проводов, закопанных в землю на глубину 20. 50 см. Качество металлизации улучшается, если радиальные провода соединяются между собой перемычками. Часто заземление заменяют противовесом – системой проводов, не зарытых, а поднятых над Землей. Противовес должен достаточно эффективно экранировать антенный провод от Земли, играя роль хорошо проводящей поверхности. Он обычно дает худшие результаты, но на передвижных радиостанциях является единственным выходом из положения. Обычно в качестве противовеса используется корпус автомобиля, на котором располагается радиостанция. Таким же образом поступают при необходимости установки радиостанции на каменистом грунте.

Основные характеристики и параметры антенн.

Излучающая мощность (Рu)- мощность электромагнитных волн, излучаемых антенной в свободное пространство. Это активная мощность, так как она рассеивается в пространстве, окружающем антенну. Следовательно, излучаемую мощность можно выразить через активное сопротивление, называемое сопротивлением излучения,

где Iа - эффективный ток на входе антенны.

Сопротивление излучения характеризует способность антенны к излучению электромагнитной энергии и качество антенны в большей степени, чем излучаемая ею мощность, поскольку последняя зависит не только от свойства антенны, но и от создаваемого в ней тока.

Мощность потерь (Рn) - мощность, бесполезно теряемая передатчиком во время прохождения тока по проводам антенны, в земле и предметах, расположенных вблизи антенны. Эта мощность также является активной и может быть выражена через активное сопротивление антенны, называемое сопротивлением потерь,

Мощность в антенне (Ра) - мощность, подводимая к антенне от передатчика. Эту мощность можно представить в виде суммы излучаемой мощности и мощности потерь Ра = Рu + Рn.

Коэффициент полезного действия (КПД) антенны, равный

Направленность антенны- способность излучать электромагнитные волны в определенных направлениях. Об этом свойстве антенны судят по диаграмме направленности, которая графически показывает зависимость напряженности поля или излучаемой мощности от направления. Обычно пользуются нормированными диаграммами направленности, для которых величины, характеризующие напряженность поля или мощность излучения, выражены не в абсолютных значениях, а ограничиваются диаграммами направленности в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной.

На рис. 1.14,а показана диаграмма направленности симметричного вибратора в горизонтальной плоскости, а на рис. 1.14,б и в - в вертикальной плоскости в полярной и прямоугольной системах координат соответственно.

Шириной диаграммы направленности называют угол 2θ (см. рис. 1.14, б, в),в пределах которого мощность излучения уменьшается более чем в 2 раза по сравнению с мощностью в направлении максимального излучения. Так как мощность пропорциональна квадрату напряженности поля, то границы угла раскрыва диаграммы направленности определяются величиной от напряженности поля в направлении максимального излучения.

Рис. 1.14. Диаграмма направленности симметричного вертикального вибратора

Направление максимального излучения антенны называется главным направлением (см. рис. 1.14, в), а соответствующий ему лепесток - главным. Остальные лепестки являются боковыми.

Коэффициент направленного действия (D) представляет отношение плотности потока мощности Пu, излучаемой данной антенной в определенном направлении, к плотности потока мощности Пн, которая излучалась бы абсолютно ненаправленной в любом направлении при условии равенства общей излучаемой мощности в обеих антеннах. Наибольший интерес представляет коэффициент направленного действия в направлении максимального излучения

Поскольку коэффициент направленного действия (КНД) не учитывает коэффициент полезного действия (КПД) реальной антенны, на практике пользуются параметром, называемым коэффициентом усиления (КУ), который связан с КНД соотношением G = D η.Коэффициент усиления показывает, во сколько раз следует уменьшить мощность, подводимую к антеннам, по сравнению с мощностью, подводимой к точечной (абсолютно ненаправленной), КПД которой считается равным единице, чтобы напряженность поля в точке приема оставалась неизменной. КУ дает полную характеристику антенны: он учитывает, с одной стороны, концентрацию энергии в определенном направлении благодаря направленным свойствам антенны, а с другой - уменьшение излучения вследствие потерь мощности в антенне.

Преимущественное излучение антенн в заданном направлении эквивалентно увеличению мощности передатчика. Следовательно, направленность передающей антенны весьма желательна.

Полосой пропусканияантенны, или ее рабочим диапазоном,называется интервал частот, в котором ширина главного лепестка диаграммы направленности и уровни боковых лепестков не выходят из заданных пределов, коэффициент усиления остается достаточно высоким, а согласование с фидерным трактом существенно не ухудшается. Так, в сантиметровом диапазоне волн полоса пропускания антенны составляет 15. 20 % от средней частоты.

Для снижения переходных шумов в каналах из-за наличия попутного потока в антенно-фидерном тракте (АФТ) коэффициент отражения в точке соединения антенны с фидером должен быть мал. В современных АФТ стараются получить коэффициент стоячей волны ниже 1,1. 1,2.

Коэффициент защитного действия (КЗД) вводится для характеристики степени ослабления антенной сигналов, принятых с побочных направлений, и определяется по формуле, где Gmax и Gпoб- коэффициенты усиления антенны в направлении главного лепестка диаграммы направленности и в побочном направлении. КЗД очень важен для обеспечения электромагнитной совместимости различных систем радиосвязи.

Антенны метровых, дециметровых и сантиметровых волн. В диапазоне этих волн преимущественно используются антенны, обладающие направленными свойствами хотя бы в одной плоскости. При малой длине волны такие антенны получаются достаточно компактными, что дает возможность делать их вращающимися и тем самым достигать значительного выигрыша в мощности и снижения взаимных помех радиостанций, осуществления связи по любым желаемым направлениям.

В диапазоне метровых волн наиболее часто используются различные симметричные и несимметричные вибраторы.

В технике телевизионного приема самое широкое применение находит петлевой вибратор Пистолькорса (рис. 1.15).

Устройство антенно-фидерной системы должен знать каждый, кого интересует передача сигналов в радиотехнических системах (радиовещания, радиосвязи, телевидения). Следует отметить, что в данном случае предусматривается возможность общения в обе стороны. Фидер передает электромагнитные колебания от передатчика к антенне (которая излучает/принимает сигнал) и от нее к приемнику. Об этом и поговорим.

Про антенны

Так называют устройства, главное предназначение которых - прием или излучение электромагнитных волн. Антенны являются неотъемлемой частью любого радиопередающего и радиоприемного устройства. Следует отметить, что в зависимости от целевого назначения меняется функциональная роль. Например, передающая антенна преобразовывает ток высокой частоты в энергию электромагнитных волн. Может быть и такое, что она является многофункциональной, и может быть еще и приемной. В таком случае улавливаются электромагнитные волны и преобразовываются в энергию высокочастотных колебаний. Такая версия устройства является наиболее предпочтительной благодаря своим технико-экономическим характеристикам.

Про фидер

Это совокупность устройств, благодаря которым энергия подводится от передатчика к антенне и от нее к приемнику. Часто их еще называют фидерным трактом. Конструктивное исполнение напрямую зависит от диапазона частот, которые передаются по нему. Фидер может также излучать волны. Но это возможно только в тех случаях, когда соседние участки двух проводов обтекаются токами, которые совпадают по фазе. Их поля в таком случае взаимно усиливаются. Кстати, на этом эффекте можно реализовать антенны.

Они в таком случае называются синфазными, и следует отметить, что получили весьма широкое распространение. Также могут быть излучения фидера в тех случаях, когда расстояние между проводами по определенным направлениям приобретает существенную разность хода. Следует отметить, что можно подобрать такое значение, при котором произойдет сложение волн. На этом принципе также работают антенны, которые называются противофазными.

Возвращаемся к нашему устройству

Проектирование антенно-фидерных устройств с последующим созданием требует, чтобы отдельные понятия сложились в целостную систему. Итак, если есть радиоканал, сформированный из передающей и приемных антенн, а также тракт распространения, то его можно рассматривать как пассивный линейный четырехполюсник. В чем заключается его особенность? Если в нем электродвижущую силу и нагрузку поменять местами, то параметры системы не изменятся. То есть приемную антенну можно сделать передающей и наоборот. Это свойство называют принципом взаимности. Из него вытекает обратимость процессов передачи и приема. Именно благодаря этому можно обходиться одной антенной, которая выступает в обеих ролях. А это позитивно сказывается на технико-экономических показателях системы радиосвязи, что и способствовало массовому использованию данного принципа.

А что бы почитать по этой теме?

Книга Драбкина является учебником по антенно-фидерным устройствам. Вообще-то, она предназначена для радиоинженеров и студентов радиотехнических факультетов, но если тема действительно интересует, то разобраться в ней сможет практически любой человек. Особенно следует отметить рассмотрение теории антенн, проволочные, сверхвысокочастотные и самолетные образцы, специфику измерения электрических параметров. Хотя только этим, разумеется, перечень не ограничивается.

Какие параметры антенн необходимо знать?

Но давайте вернемся к теме статьи. Чтобы определить значение параметров, используют анализатор антенно-фидерных устройств или рассчитывают с помощью формул. Это необходимо для получения прибора с нужными характеристиками. Вот список, на что следует обращать внимание:

Излучающая мощность электромагнитных волн. Сила и количество волн, которые от антенны идут в свободное пространство. Подразумевается активная мощность, ведь излучение постепенно рассеивается в пространстве, что окружает антенну. Ее можно выразить через сопротивление.
Мощность потерь. Под этим подразумевается значение, которое бесполезно теряется передатчиком при прохождении по проводам антенны тока. Может учитываться значение земли и предметов, при условии, что они расположены вблизи антенны. Также является активным параметром и может быть выражено через сопротивление.

Продолжаем перечислять параметры

Также следует помнить:

Остальные параметры

Кроме перечисленных, следует знать:

Коэффициент направленного действия.
Рабочий диапазон. Более специализированно используется понятие полосы пропускания антенны. Так называется интервал частот, где ширина главного лепестка диаграммы направленности не выходит за установленные пределы, коэффициент усиления характеризуется как достаточно высокий, а с фидерным трактом согласование существенно не ухудшается. При этом должно быть небольшим отражение. Это требуется для снижения переходных шумов в каналах, присутствующих из-за наличия попутных потоков.
Коэффициент защитного действия. Он используется для определения степени ослабления сигналов антенной, которые принимаются из побочных направлений.

Работа с волнами

Монтаж антенно-фидерных устройств осуществляется исходя из того, где и в каком диапазоне они будут использоваться. При этом необходимо добиться, чтобы направленные свойства были хотя бы в одной плоскости. При малой длине антенны выходят достаточно компактные. Это позволяет делать их вращающимися и получать значительный выигрыш в мощности, понижая одновременно взаимные помехи радиостанций. Ну и куда без этого – осуществлять связь в любом желаемом направлении.

В диапазоне метровых волн для удобства использования часто применяют разнообразные не/симметричные вибраторы. Хотя это далеко не единственный вариант. Из-за размера антенны метрового диапазона довольно проблематично перемещать вручную. Давайте рассмотрим это подробнее.

Чем отличаются волны разной длины?

Отличить по предназначению можно по специфическим особенностям. Следует отметить, что в ряде случаев можно использовать однотипные антенны для работы в смежных диапазонах. Вот их список:

Антенны длинных волн. Обладают большими геометрическими размерами. Но несмотря на это, все же значительно меньше длины волны. Высота устройства редко когда превышает 0,2 от ее величины.
Антенны средневолнового диапазона. Характеризуются тем, что соразмерны с длиною волн. Отличаются более высоким сопротивлением излучению, нежели предыдущий вариант. Благодаря этому коэффициент полезного действия может достигать 80%. Диаграмма направленности для этих устройств обладает видом вытянутой вдоль поверхности земли восьмерки. Правда, из-за этого поступающие из атмосферы сигналы существенно ослаблены.
Антенны коротких волн. К ним предъявляют специфические требования. Но это не на пустом месте, а напрямую связано с особенностями распространения этого диапазона. Для обеспечения устойчивой связи выбирают несущую частоту передатчика в зависимости от времени года и суток.
Антенны ультракоротких волн. Они отличаются высоким коэффициентом полезного действия и узкой диаграммой направленности. Связано это с тем, что размеры антенн примерно равны длине рабочих волн.

Обслуживание

Чтобы устройство работало без проблем, необходимо своевременно заниматься его профилактикой. Если говорить о текущем осмотре объектов, то к ним относятся:

Антенны.
Фидеры.
Радиорелейная связь.
Фундамент (это и дальше для крупных стационарных объектов).
Конструкции опоры.
Оттяжки мачт, а также их крепления.
Помещения (контейнера) базовой станции.
Конструкции крепления основы к фундаменту.
Прилегающая территория.

При этом следует уделить внимание таким моментам:

Состоянию аппаратуры.
Коррозийным и механическим повреждениям.

Кроме текущего, есть еще и планово-периодическое обслуживание антенно-фидерных устройств. Оно предполагает проведение более капитальной проверки, так называемого ревизионного осмотра и осуществление ремонта.

Подведение итога

Вот и рассмотрено, что собой представляют антенно-фидерные устройства. Предоставленной информации, скорее всего, не хватит для того, чтобы соорудить собственный рабочий прибор. Но вот обеспечить необходимым теоретическим минимумом, чтобы двигаться дальше, надеемся, у нас получилось. А если читатель подкован в этих вопросах, то возможно, уже разобрался, что и как нужно делать.

В первой части курса лекций рассмотрены теоретические основы формирования полей линейных, апертурных и других типов излучателей. Во второй части курса лекций рассматриваются особенности конструкций и работы конкретных типов антенн разных диапазонов.

Приведенный объем материала в первой и второй частях пособия ориентирован на курс лекций в 34часа с учетом раздела "Распространение радиоволн" и выделения части материала для самообразования студентов.

ЛЕКЦИЯ 9. АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ……………………………………………………………….5 9.1. Рупорные антенны………………………………………………………………………………….5 9.1.1. Антенны в виде открытого конца волновода………………………………………………5 9.1.2. Принцип действия, основные свойства рупорных антенн………………………………..6 9.1.3. Рупорные антенны с круговой поляризацией………………………………………………9 9.2. Зеркальные параболические антенны………………………………………………………..11 9.2.1. Геометрические свойства и принцип действия параболической антенны…………..12 9.2.2. Приближенные методы расчета ДН зеркальной параболической антенны…………13 9.2.3. Коэффициенты усиления и направленного действия параболической антенны….16 9.2.4. Влияние точности выполнения зеркальной антенны на ее направленные

свойства…………………………………………………………………………………………………..189.2.5. Влияние отражений от зеркала на входное сопротивление антенны

9.2.6. Управление ДН параболической антенны………………………………………………..20 9.3. Двухзеркальные антенны………………………………………………………………………..21 9.4. Облучатели зеркальных антенн………………………………………………………………..24 9.5. Цилиндро-параболическая антенна. Уголковая антенна………………………………….. 25 9.6. Уголковая антенна………………………………………………………………………………. 26

ЛЕКЦИЯ 10. ПРОСТЫЕ ВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ УКВ ДИАПАЗОНА…………………. 28 10.1. Несимметричный вертикальный заземленный вибратор………………………………… 28 10.1.1. Направленные свойства несимметричного вертикального

заземленного вибратора……………….……………………………………………………………..28 10.1.2. Сопротивление излучения и входное сопротивление несимметричного

вертикального заземленного вибратора………………………………………………………..29 10.2. Симметрирующие устройства…………………………………………………………………30 10.3. Простейшие вибраторные антенны…………………………………………………………. 33

ЛЕКЦИЯ 11. АНТЕННЫ ПОПЕРЕЧНОГО И ОСЕВОГО ИЗЛУЧЕНИЙ УКВ ДИАПОЗОНА………….36 11.1. Синфазные вибраторные антенные решетки………………………………………………..36 11.2. Антенны в печатном исполнении……………………………………………………………..37 11.3. Многощелевые волноводные антенны………………………………………………………38 11.4. Директорные антенны…………………………………………………………………………..43 11.5. Логопериодические вибраторные антенны…………………………………………………45 11.6. Антенны вращающейся поляризации……………………………………………………….47 11.6.1. Турникетный излучатель…………………..…………………………………………………47 11.6.2. Спиральные антенны……………………..…………………………………………………..48 11.7. Антенны поверхностных волн (АПВ)…………………………………………………………52 11.7.1. Диэлектрические стержневые антенны…..………………………………………………..52 11.7.2. Плоские антенны поверхностных волн…..………………………………………………54 11.7.3. Синтез плоских АПВ…………………..……….…………………………………………….55

ЛЕКЦИЯ 12. СКАНИРУЮЩИЕ АНТЕННЫЕ РЕШЕТКИ И РЕШЕТКИ С ОБРАБОТКОЙ СИГНАЛОВ………………………………………………………………………………………………….5812.1. Назначение и методы сканирования…………………………………………………………58 12.2. Фазированные антенные решетки……………………………………………………………59 12.2.1. Требования к шагу решетки………………………………………………………………..59 12.2.2. Излучающие элементы ФАР………………………………………………………………..60 12.2.3. Схемы возбуждения ФАР……………………………………………………………………61 12.2.4. Активные фазированные антенные решетки (АФАР)……………………………………63

12.3. Многолучевые антенные решетки………..………………………………………….64 12.4. Антенные решетки с обработкой сигналов…………………………………………….66 12.4.1. Методы обработки сигналов…………..……..…………………………………………66 12.4.2. Адаптивные антенные решетки (ААР)……..…….…………………………………..69

ЛЕКЦИЯ 13. ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН ДЛЯ ТЕЛЕВИДЕНИЯ, РАДИОРЕЛЕЙНЫХ ЛИНИЙ И КОСМИЧЕСКОЙ РАДИОСВЯЗИ.…………………………………………………..72 13.1. Телевизионные антенны………………..…..……………………………………………. 72 13.1.1. Передающие телевизионные антенн….………………………………………………72 13.1.2. Приемные телевизионные антенны……………………………………………………75 13.2. Антенны радиорелейных линий…………..………..………………………..…………79 13.2.1. Антенны радиорелейных линий прямой видимости……………………………79 13.2.2. Пассивные ретрансляторы РРЛ…………..……………………………………………84 13.2.3. Антенны тропосферных РРЛ……………..……………………………………………86 13.3. Антенны для спутниковой и космической радиосвязи…….………………………….87 13.4. Питание антенн радиорелейной, спутниковой и космической радиосвязи…..……92

ЛЕКЦИЯ 14. ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ………………..97 14.1. Антенно - фидерные устройства……………………….……..……………………….97 14.1.1. Одновходовые приемно-передающие антенны…………………….………………97 14.1.2. Многовходовые приемно-передающие антенны…………………………………. 102 14.2. Основные электрические характеристики антенн, размещаемых

на корпусе подвижного объекта (автомобиля)………………………………………………105 14.2.1. Одночастотные антенны……………………………………………………………. …106 14.2.2. Многочастотные антенны…….…………………………………………………………107 14.3. Малогабаритные антенны для ручных радиотелефонов……………………………108 14.3.1 Антенна в виде шлейфового симметричного вибратора……………………….109 14.3.2 Спиральная антенна……………………………………………………………………..110 14.3.3 "Низкопрофильные" антенны………………..…………………………………………112 14.3.4 Влияние абонента на работу радиотелефона……………………………………….113

Особенности коротковолновых антенн. Учет влияния земли на диаграмму

ЛЕКЦИЯ 16. АНТЕННЫ СРЕДНИХ, ДЛИННЫХ И СВЕРХДЛИННЫХ ВОЛН…………131 16.1. Особенности антенн……………………………………………………………………….131 16.2. Передающие средневолновые антенны……………………………………………….132 16.4. Передающие антенны ДВ и СДВ диапазонов………………………………………..136 16.4. Питание передающих антенн СВ, ДВ и СДВ диапазонов…………………………. 139 16.5. Приемные антенны СВ, ДВ и СДВ диапазонов……………………………………….140

ЛЕКЦИЯ 17. ВОПРОСЫ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ СОВМЕСТИМОСТИ АНТЕНН…..144 17.1. Параметры антенн, определяющие электромагнитную совмести мость…………. 144 17.2. Методы снижения бокового излучения апертурных антенн ……………………… 146 17.3. Активные методы борьбы с помехами……………………………………….……153

ГОСТ

Назначение антенно-фидерных устройств. Типы фидеров

Антенно-фидерное устройство — это устройство, которое используется для передачи сигналов в системах телевизионного вещания, радиосвязи, радиовещания и других радиотехнических системах.

Фидер — это линия передачи электромагнитных волн от генератора к антенне или к приемнику от антенны.

Антенно-фидерные устройства входят в состав радиоприемного и радиораспределяющего оборудования и выполняют две основные функции:

передача энергии от передатчика к антенне и ее излучение в пространство,
улавливание энергии, которая распространяется в пространстве в виде радиоволн, и ее передача на вход приемника.

Таким образом устройство состоит из двух основных частей - фидера и антенны.

Довольно часто антенна бывает удалена от передатчика или приемника на некоторое расстояние. Зачастую это расстояние значительно по отношению к длине волны, поэтому в таких случаях антенна соединяется с приемником или передатчиком при помощи фидерной системы, состоящей из переходного устройства и фидерной линии.

Основные требования к фидеру относятся к его электрогерметичности, то есть к отсутствию излучения энергии из фидера, а также к малым тепловым потерям. В режиме передачи волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (обеспечивается за счет режима бегущей волны) и с выходом передатчика (для обеспечения максимальной отдачи мощности). В режиме приема согласование входа приемника с волновым сопротивлением фидера обеспечивается в режиме бегущей волны. Согласование волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки является условием для организации максимальной отдачи мощности в нагрузку приемника. В зависимости от того, в каком диапазоне находятся радиоволны, могут использоваться фидеры следующих типов:

Готовые работы на аналогичную тему

Лини с поверхностной волной.
Двух и многопроводные воздушные фидеры.
Волноводы имеющие эллиптические, круглые или прямоугольные сечения.

Сущность и виды антенн

Антенна представляет собой устройство для приема и излучения радиоволн, то есть она является преобразователем электрического тока радиочастотного диапазона в электромагнитное излучение и наоборот.

Требования, которые могут предъявляться к антенна, зависят от назначения радиостанции. Например, если станция находится в центре района, обслуживаемого ею, то излучение должно быть равномерным во все стороны, а антенны, которые обслуживают радиолокационные станции, должны концентрировать излучение в узком секторе.

Очень часто антенны классифицируются по диапазону волн. Для коротких волн, а также более длинных, как правило, используются антенны, изготовленные из проводов небольшого поперечного сечения. Для более коротких и дециметровых волн применяются антенны, в которых токи протекают по проводящим поверхностям, имеющим большие размеры относительно длины волны. Таким образом антенны можно делить на два вида:

Апертурные антенны.
Линейные антенны.

Линейные антенны представляют собой провод из металла, в котором возбужден переменный электрический ток. У данного вида антенн поперечное сечение намного меньше длины волны. Характерным явлением для линейных антенн является то, что распределение электрического тока вдоль оси почти не зависит от конфигурации провода, поэтому к линейным антеннам могут относиться антенны не только прямолинейные: рамочные, проволочные бегущей волны, тонкие щелевые, несимметричные и симметричные вибраторы.

У апертурных антенн можно различить ограниченную воображаемую поверхность, вдоль которой проходит весь поток принимаемой (излучаемой) электромагнитной энергии, которая называется раскрывом или апертурой. Как правило размеры раскрыва значительно больше, чем длина волны.

Также антенны, которые входя в состав фидерного устройства, делятся на передающие и приемные. Передающая антенна фидерного устройства преобразует энергию волн, которая поступает по фидеру от передатчика к ней, в энергию свободных колебаний, распространяющихся в окружающем пространстве. Задача передающей антенны заключается не только в излучении электромагнитных волн, но и в обеспечении рационального распределения энергии в пространстве. Поэтому одной из основных характеристик передающих антенн является диаграмма направленности, характеризующая зависимость излучаемого поля от положения точки наблюдения. Направленность делает возможным увеличение мощности поля, которое излучается в данном направлении, без увеличения мощности передатчика, а также уменьшению помех соседним радиотехническим приборам.

Направленность можно получить только в том случае, если размер антенны существенно больше, чем длина волны колебаний.

Приемная антенна фидерного устройства используется для улавливания энергии свободных колебаний и их преобразования в волновую энергию, которая поступает на вход приемника или передатчика по фидеру. Диаграмма направленности для приемной антенны характеризует зависимость электрического тока в нагрузке антенны. Наличие направленных свойств у приемной антенны делает возможным не только увеличение мощности, которая выделяется током в нагрузке, но также и ослабление приема различных помех, что способствует увеличению качества приема.

К основным параметрам антенн относятся мощность потерь и излучающая мощность электромагнитных волн. Излучающая мощность представляет собой силу и количество волн, идущих от антенны в окружающее пространство. Под мощностью потерь подразумевается значение мощности, теряемой передатчиком в процессе прохождения электрического тока по проводам антенны. Также важными параметрами антенн являются коэффициент полезного действия, входное сопротивление антенны (характеризуется наличием реактивных элементов), мощность в антенне (отображает энергию, которую проводится от передатчика), коэффициент защитного действия (применяется в расчетах для определения степени ослабления сигналов антенной, принимаемых от побочных направлений) и рабочий диапазон.

Читайте также: