Принцип действия антенны – — ,

Содержание

ТВ антенна. Виды и конструкция. Работа и применение. Особенности

ТВ антенна – это устройство для улучшения качества приема волн телевизионных каналов. Принятый с ее помощью сигнал передается на телевизор по коаксиальному кабелю, который обеспечивает минимальное искажение. Антенны могут использоваться для приема аналогового, цифрового либо спутникового сигнала, что зависит от их конструктивных особенностей. На данный момент на территории России самыми распространенными являются антенны аналогового телевидения. Его трансляцию ведет Останкинская башня, используя метровые и дециметровые волны.

Виды телевизионных антенн

Устройство является очень распространенным, поскольку практически ни один телевизор не сможет работать без антенны, за исключением тех, которые подключаются к кабельному телевидению. Различные населенные пункты имеют разную удаленность от ретранслятора. Одни дома могут быть расположены в сотнях километрах от них, а другие всего в нескольких шагах. Этот фактор напрямую влияет на мощность антенны, которая позволит принимать сигнал приемлемого качества, компенсируя удаленность. Все ТВ антенны можно разделить на 3 категории:

  • Комнатные.
  • Уличные.
  • Спутниковые.
Комнатная ТВ антенна

Эти устройства устанавливаются внутри помещения. Они самые дешевые, а кроме этого не требуют сложного монтажа. При выборе в их пользу не придется прокладывать коаксиальный кабель на улицу, проделывая сквозное отверстие в фасадной стене или раме окна. Огромным недостатком данной конструкции является слабый сигнал. В связи с этим их устанавливают только в зонах с расстоянием до 30 км от телецентра или ретранслятора. На более дальней дистанции получаемый сигнал будет иметь сильное искажение, что не позволит просматривать качественную картинку телепередач.

Комнатные антенны также могут оснащаться усилителем сигнала. Чем дальше от ретранслятора, тем более мощный усилитель потребуется. Данные устройства по конструкции разделяют на два вида:

  • Стержневые.
  • Рамочные.
Стержневые

Это самые слабые комнатные устройства. Они имеют 2 или 4 телескопических усов-вибраторов, которые и улавливают сигналы. Их длина обычно не превышает 1 м. Они подключаются к специальной подставке, которая внутри имеет согласующий трансформатор, передающий сигнал на коаксиальный кабель и дальше на телевизор. Использование такой конструкции имеет свои преимущества. Она легкая, а благодаря телескопическим усам может компактно складываться для транспортировки.

Если ретранслятор сигнала находится близко, усы можно сделать короткими, чтобы они не занимали полезное пространство. При отдаленности телебашни их высота ставится на максимум, что позволяет компенсировать расстояние. Зачастую стержневая ТВ антенна идет в комплекте с телевизором. Большинству она известна под народным названием «рожки». Такие антенны хорошо принимают волны в метровом диапазоне. Для проведения их настройки необходимо менять не только высоту, но и расстояние между усами, для чего предусматривается их крепление с помощью шарниров. Большим недостатком стержневой антенны является отсутствие универсальной настройки. Выставив положение усов для хорошего приема одного канала, второй начнет транслироваться на экране с помехами.

Рамочные

Более или менее совершенными являются устройства рамочного типа. Они улавливают сигналы в дециметровом диапазоне. Эти устройства имеют металлический контур, выполненный в виде рамки, которая закреплена на подставке. Такое оборудование все же лучше чем стержневое, но все равно далеко от идеала. Его не получится использовать при значительной удаленности от ретранслятора или телебашни.

Уличная ТВ антенна

Более мощными являются наружные антенны для приема телевизионного сигнала. Они устанавливаются на возвышении в зонах открытой видимости. Зачастую такие антенны можно увидеть на крышах многоэтажных домов. Жители частного сектора устанавливают их на вершине высокой металлической трубы зафиксированной вертикально. В этом случае обеспечивается возвышение на 10-15 м, что позволяет компенсировать искажение волн стенами домов и ветвями деревьев. Фактически, чем больше вокруг преград для сигнала, тем на более высокое расстояние необходимо поднять антенну.

Данные устройства бывают различной внешней конструкции, но все они разделяются на 2 вида по принципу действия:

  • Активные.
  • Пассивные.
Активная конструкция

Такая ТВ антенна имеет усилитель мощности, что позволяет принимать сигналы намного качественнее и компенсировать помехи. Подобные устройства выбираются в том случае, если ретранслятор находится далеко, а перед антенной имеются серьезные преграды рассеивающие сигналы, такие как дома, лесные массивы и линии электропередач. Также активное устройство потребуется, если установка ведется на низине, когда нет прямой видимости между источником трансляции и точкой приема.

Активные антенны могут передавать сигнал на несколько телевизоров. Для этого необходимо просто использовать специальный тройник для коаксиального кабеля. Применяемый у них усилитель требует отдельного источника питания. Для этого предусматривается понижающий блок на 12 вольт. Он подключается к коаксиальному кабелю у телевизора и подает напряжение к точке приема к усикам-вибраторам, возле которых находится скрытая в герметичном корпусе плата усилителя.

Пассивные устройства

Такие антенны стоят дешевле, но их можно выбирать только в том случае, если имеется прямая видимость без препятствий между точкой приема и оборудованием трансляции. В таких условиях использование усилителя не нужно. Жители отдельных домов могут проживать слишком близко к транслирующей башне, поэтому им нужна именно такая антенна. Но даже она может принимать сигнал с искажением от того, что он слишком сильный. В этом случае потребуется установка специального оборудования – аттенюатора. Он позволяет компенсировать этот недостаток, уменьшив силу сигнала до приемлемого для телевизора уровня.

Спутниковая антенна

Безусловно, самым лучшим оборудованием для получения телевизионного сигнала является спутниковая ТВ антенна. Она улавливает трансляцию не от расположенной на земле телебашни, а со спутника. Это массивная конструкция, которая стоит в разы дороже, чем уличные и тем более комнатные устройства. Антенна состоит из большой тарелки из металла окрашенной в белый цвет, которая выступает в роли экрана для фокусировки спутниковой трансляции. Попавшие на нее волны улавливаются конвертером, который выполнен в виде небольшой головки размером немного меньше кулака. Он настраивается на определенный спутник и принимает все телеканалы, которые тот передает. Количество конверторов на антенне отличается в зависимости от региона, но редко превышает 3 штуки.

Сигналы обычных трансляторов на земле и спутниковых отличаются, поэтому телевизор не может их воспринимать. В связи с этим между инвертором и телевизионным экраном устанавливается ресивер. Он представляет собой небольшое устройство, габариты которого немного меньше чем DVD приставки. Его задача заключается в трансформации спутникового сигнала в стандартный для телевизора.

Обычно, если в доме имеется два телевизора, то для каждого из них потребуется отдельная ТВ антенна, что обусловлено спецификой конвертера. При приеме одного канала со спутника он не может одновременно обрабатывать другой канал. Иными словами, если провести такое подключение, то все телевизоры будут показывать один телеканал.

Сравнительно недавно данная проблема была решена. Появились универсальные конвертеры, которые позволяют проводить подключение к двум телевизорам, сохранив возможность просмотра разных каналов. В их конструкции предусматривается два входа для подключения коаксиального кабеля. К сожалению, конструкция не идеальна. При выборе такого конвертера, будет использоваться одна ТВ антенна, но все равно к каждому телевизору потребуется подключить по ресиверу.

Спутниковые устройства передают на телевизор намного более качественный сигнал, чем наземные станции, поэтому пользуются большой популярностью, особенно в регионах, где трансляторы находится очень далеко. Даже вместе с очень сложным рельефом удастся смотреть телевизионные программы с идеальной картинкой, что было бы невозможно при использовании наружной антенны. Помехи при трансляции со спутника могут возникать только в случае сильной грозы или интенсивного снегопада.

Спутниковые антенны имеют массу преимуществ. Они безусловно лучше остальных видов, но у них имеется и недостаток. Помимо большей стоимости, они требуют квалифицированного обслуживания. Провести их установку самостоятельно вряд ли удастся, поскольку нужно изначально проверить качество сигнала и выставить тарелку в правильном направлении под нужным углом. Кроме этого, чтобы ресивер работал правильно, необходимо записать частоты каналов трансляции, которые периодически меняются. После прошивки можно будет просматривать все каналы на протяжении нескольких месяцев, после чего некоторые из них начнут исчезать, пока из сотен не останется всего несколько штук. Потребуется снова проводить перепрошивку. Сделать это самостоятельно сложно, потому что требуется специальный кабель и программное обеспечение с кодами каналов. Придется периодически обращаться в специализированные сервисные центры, услуги которых не бесплатны.

Если при нормальных погодных условиях спутниковая ТВ антенна начинает транслировать сигнал с помехами, то скорее всего это связано с отсутствием прямой видимости между тарелкой и спутником. Обычно это связано с разрастанием деревьев. Достаточно обрезать ветки и качество сигнала восстанавливается. Кроме этого, проблема может заключаться в изменение положения конвертера. При монтаже антенны он выставляется под правильным углом относительно расположение спутника. Если угол немного меняется, то качество приема искажается. Обычно во время сильного ветра плохо закрепленная тарелка может немного повернуться, буквально на несколько сантиметров. В этом случае требуется ее перенастройка. Это довольно сложно сделать без специального диагностического оборудования.

Похожие темы:

 

electrosam.ru

Основные типы антенн

Министерство
образования и науки Российской
Федерации

Омский Государственный
Технический Университет

Реферат
на тему:

«Типы
и параметры антенн»

Выполнила:

студентка
гр. РП-310

Болтыхов
П.А.

Проверила:

Лобова Г.Н.

Омск – 2013

Антенны (от
лат. слова antenna —- мачта, рея) В передатчиках
служат для преобразования радиочастотных
электрических колебаний в энергию
электромагнитного поля (радиоволн), в
приемниках — для преобразования энергии
радиоволн в токи радиочастоты.  Любую
антенну можно использовать как для
передачи, так и для приема, причем ее
характеристики (диапазон частот,
направленные свойства и др.) сохраняются.
Этим в значительной мере объясняется
тот факт, что назначение антенны (приемная
или передающая) ее условное обозначение
обычно не отражает. Само расположение
символа антенны на схеме однозначно
определяет ее функцию (напомним, что
развитие схемы, как правило, происходит
слева направо).

Рис.
154

Рис.
155

Общее
обозначение антенны (см. рис. 2 и 19,ж)
применяют в тех случаях, когда нужно
показать несимметричную антенну, т. е.
антенну, соединяемую с передатчиком
или приемником одним проводом (вторым
проводам служит земля). Такие антенны
используют в диапазонах длинных, средних
и коротких воли. В ультракоротковолновом
диапазоне, а также в коротковолновом
применяют симметричные антенны, т. е.
антенны с двухпроводным выходом (или
входом). Общее обозначение симметричной
антенны отличается от указанных наличием
двух выводов (рис. 154,а).

Назначение
и особенности антенны
 в
самом общем виде показывают знаками
направления распространения потока
электромагнитной энергии. Символы
приемной, передающей и приемно-передающей
антенны, построенные с применением этих
знаков, показаны на рис. 40,в—д.

Стандарт
ЕСКД предусматривает специальные знаки
для указания таких особенностей антенн,
как ширина и характер движения (вращение,
качание) главного лепестка диаграммы
направленности, тип поляризации,
направленность по азимуту и высоте и
т. д. В качестве примеров использования
таких знаков на рис. 154 показаны условные
обозначения вращающейся антенны (б) и
антенн с горизонтальной (в) и вертикальной
(г) поляризацией.

Для
повышения эффективности несимметричных
передающих и приемных антенн используют
заземление (в простейшем случае — это
металлический лист или труба, зарытые
на глубину почвенных вод). На схемах
заземление изображают тремя короткими
штрихами, вписанными в прямой угол (рис.
155,а). Иногда вместо заземления применяют
противовес — большое число проводов,
натянутых над поверхностью земли на
небольшой высоте. Такое устройство
обозначают двумя параллельными линиями
разной длины, большая из которых
символизирует землю (рис. 155,6).

Рассмотренные
условные обозначения построены
функциональным методом. Другими словами,
за их основу взят общий символ антенны,
а характеристики выражены вспомогательными
знаками. В радиотехнике такие обозначения
применяют в основном в структурных и
функциональных схемах, т. е. на первых
этапах разработки прибора, когда
характеристики антенны определены, а
конкретный тип ее еще не выбран.

В
принципиальных схемах чаще используют
условные графические обозначения,
напоминающие предельно упрощенные
рисунки конкретных разновидностей
антенн. Так, простейшую антенну —
несимметричный вибратор (вертикальный
провод, штырь) изображают отрезком
вертикальной утолщенной линии (рис.
156). Подобные антенны применяют в
диапазонах длинных, средних, коротких
и ультракоротких волн.

Рис.
156

Рис.
157

Однако
для хорошей работы такой антенны ее
длина должна быть равна примерно четверти
длины рабочей волны. В диапазонах
коротких и ультракоротких волн, длина
которых не превышает нескольких десятков
метров, это требование выполнить легко,
а вот на средних и тем более на длинных
волнах — гораздо труднее, так как
четверть длины волны в этих диапазонах
достигает сотен метров. Чтобы не строить
дорогостоящие высотные сооружения, к
верхнему концу вертикального провода
(вибратора) присоединяют один или
несколько горизонтальных проводов,
действие которых заключается в кажущемся
удлинении вибратора. На схемах Г-образную
и Т-образную антенны обозначают символами,
наглядно передающими их характерные
особенности (рис. 157,а, б).

У
рассмотренных несимметричных вибраторов
излучателем (приемником) радиоволн
служит вертикальная часть. В диапазонах
же коротких и ультракоротких волн в
силу особенностей их распространения
обычно применяют антенны, у которых
рабочими являются горизонтальные части.
Простейшей антенной в эдах диапазонах
является симметричный вибратор,
представляющий собой два изолированных
горизонтальных проводника одинаковой
длины, между которыми подключена
двухпроводная линия, соединяющая антенну
с приемником или передатчиком. Эту линию
связи называют фидером (от англ. feeder —
питатель). Общая длина вибратора обычно
равна примерно половине длины рабочей
волны. «

Симметричный
вибратор
 (его
условное графическое обозначение
показано на рис. 158) обладает явно
выраженными направленными свойствами.
Лучше всего он принимает или излучает
в плоскости, перпендикулярной его оси,
хуже всего — в плоскостях, проходящих
через нее. Поэтому такую. антенну
(например, для приема телевидения)
располагают таким образом, чтобы ее
горизонтальные части (плечи) были
перпендикулярны направлению на телецентр.

Рис.
158

Рис.
159

На
практике часто требуется, чтобы антенна
могла излучать или принимать радиоволны
в достаточно широкой полосе частот.
Достигают этого ис; пользованием в
качестве плеч вибратора нескольких
параллельных провод,ни ков, соединенных
концами. Антенны такой конструкции,
известные под названием диполя Надененко,
нашли широкое применение в коротковолновой
связи. С той же целью (расширение диапазона
частот) телевизионные антенны часто
изготовляют из отрезков толстых трубок
или применяют сложные вибраторы, например
петлевые.

Петлевой
вибратор
 представляет
собой два полуволновых вибратора,
соединенных концами. Эта особенность
конструкции петлевого вибратора нашла
отражение и в его условном обозначении
(рис. 159).

Важным
условием хорошей работы антенны
является согласование
ее входного сопротивления с волновым
сопротивлением фидера
,
так как только в этом случае она может
излучать или принимать наибольшую
мощность. Для согласования антенн с
фидером используют специальные устройства
в виде отрезков двухпроводных линий
или применяют так называемое шунтовое
питание вибраторов.

Симметричный
вибратор шунтового питания
 представляет
собой сплошной проводник длиной, также
равной половине длины волиы. Фидер
подключают к нему в двух точках,
расположенных симметрично относительно
его середины. Изменяя места подключения
фидера к вибратору, можно добиться
равенству входного сопротивления
антенны волновому сопротивлению фидера,
т. е. согласования. Точно так же
согласовывают с фидером и петлевые
вибраторы шунтового питания. Условное
обозначение полуволнового вибратора
с шунто-вым питанием представлено на
рис. 160.

Рис.
160

Рис.
161

Рис.
162

При
использовании в качестве фидера
коаксиального кабеля возникает
необходимость в симметрировании, т. е.
создании условий, при которых токи в
точках подсоединения к вибратору имеют
противоположные фазы. На практике
симметрирующее устройство выполняют
в виде отрезка кабеля полуволновой
длины, согнутого в виде буквы U. Питание
через коаксиальный кабель с симметрирующим
устройством такого рода иллюстрирует
условное обозначение петлевого вибратора,
показанное на рис. 161 (кабель здесь
обозначен кружком с отрезком касательной,
параллельной линии электрической связи,
а согласующее устройство — дугой,
соединяющей выводы вибратора).

Для
связи на коротких волнах антенны должны
быть однонаправленными, т. е. излучать
и принимать радиоволны они должны только
с одного направления. Типичным
представителем таких антенн является
ромбическая антенна, представляющая
собой ромб, выполненный из провода,
стороны которого примерно вчетверо
больше длины волны. К одному из острых
углов антенны подключают двухпроводный
фидер, а к другому — поглощающую нагрузку,
сопротивление которой равно волновым
сопротивлениям антенны и фидера. В
условном обозначении ромбической
антенны символ резистора (поглощающей
нагрузки) уменьшен по сравнению с обычным
примерно вдвое. _ Это делает обозначение
антенны более компактным (рис. 162).

В
метровом и дециметровом диапазонах
волн часто используют антенны «волновой
канал
»,
обладающие значительно большим, по
сравнению с одиночным вибратором,
коэффициентом направленного действия.
Такая антенна, кроме основного —
активного — вибратора, содержит неоколько
пассивных. Один из них, расположенный
за активным, называют рефлектором (от
лат. reflectere — отражать), остальные
(расположенные перед активным) —
директорами (directio — направлять). Длина
рефлектора — несколько больше, а
директоров — несколько меньше длины
активного вибратора. На схемах это
показывают различной длиной соответствующих
символов в условном обозначении антенны
«волновой канал» (рис. 163).

С
целью улучшения направленных свойств
антенн применяют также металлические
рефлекторы
 в
виде согнутых из металлического листа
уголков, параболоидов и т. п. Условное
обозначение такого рефлектора
воспроизводит (конечно, упрощенно) его
профиль в сечении. В качестве примера
на рис. 164 доказаны условные графические
обозначения антенны с излучателем
(приемником) в виде симметричного
вибратора и уголковым рефлектором (а)
и антенны с криволинейным рефлектором
(б), вибратор которой питается через
коаксиальный кабель (симметрирующее
устройство дли простоты не изображено)
.

Рис.
163

Рис.
164

Рис.
165

Рис.
166

Для
передачи электромагнитной энергии в
диапазонах сантиметровых и миллиметровых
волн используют волноводы —
металлические Трубы, обычно прямоугольного
сечения. Открытый конец волновода
излучает электромагнитные волны. Чтобы
улучшить излучение, к нему пристраивают
пирамидальную воронку, которую называют
рупорной антенной. Условное обозначение
последней приведено на рис. 165. Здесь
уголок, напоминающий гнездо разъемного
соединения, символизирует рупор антенны,
прямоугольник на присоединенной к нему
линии электрической связи — волновод
прямоугольного сечения.

Улучшение
направленных свойств в этих диапазонах
волн можно также получить применением
металлического рефлектора, поместив в
его раскрыв рупорный излучатель (рис.
166). Хорошими направленными свойствами
обладает и так называемая диэлектрическая
антенна
.
Она представляет собой сплошной или
полый стержень из высококачественного
диэлектрика (полистирола, полиэтилена),
на основание которого надет металлический
стакан, выполняющий функции рефлектора.
На расстоянии в четверть длины волны
от дна стакана в теле антенны закреплен
возбуждающий штырь. Благодаря особой
форме образующей стержня Электромагнитные
волны выходят из него под одинаковыми
углами к оси, в результате чего и создается
направленное излучение. Условное
графическое обозначение диэлектрической
антенны — узкий заштрихованный наклонными
линиями треугольник с линией-выводом
от меньшего основания (рис.. 167).

Широкое
применение в радиоприемной технике
нашли так называемые магнитные
антенны
 (они
реагируют не на электрическую составляющую
электромагнитных волн, как все
рассмотренные ранее антенны, а на
магнитную). Простейшая антенна такого
типа — рамка, состоящая из одного или
нескольких витков провода. Независимо
от формы витков рамочную антенну
изображают в виде незамкнутого квадрата
с линиями-выводами от соседних сторон
(рис. 168).

Рис.
167

Гораздо
чаще используют магнитные антенна с
магнитопроводом из феррита. На схемах
их обозначают как одну или несколько
(по числу обмоток) катушек индуктивности
с общим магнитопроводом, но в отличие
от последних располагают всегда
горизонтально (рис. 169,а).

Рис.
168

Рис.
169

Принадлежность
к антенным устройствам показывают общим
символом, помещая его над серединой
условного обозначения магнитопровода.
Обмотки магнитной антенны обычно
используют в качестве катушек входных
колебательных контуров, поэтому
обозначают их кодом катушек — латинской
буквой L, а возможность подстройки их
индуктивности (перемещением по
магнитопроводу) показывают уже знакомым
знаком подстроечного регулирования
(рис. 169,6).

Антенна —
устройство для излучения и/или
приёма электромагнитных
волн
 путём
прямого преобразования электрического
тока
 в
излучение (при передаче) или излучения
в электрический ток (при приёме).

Обычно
термин «антенна» используется для
устройств, работающих в радиочастотном
диапазоне
[1],
но существуют опытные образцы наноантенн,
способных принимать электромагнитное
излучение инфракрасного и видимогоспектра.

Как
правило, антенна работает совместно
с радиопередатчиком или радиоприемникомАнтенна
в режиме передачи
преобразует
энергию поступающего от радиопередатчика
электромагнитного колебания в
распространяющуюся в пространстве
электромагнитную волну. Антенна
в режиме приема
 преобразует
энергию падающей на антенну электромагнитной
волны в электромагнитное колебание,
поступающее в радиоприемник. Таким
образом, антенна преобразует переменный
электрический ток в электромагнитное
излучение
 и
наоборот.

Первые
антенны были созданы в 1888 году Генрихом
Герцем
 в
ходе его экспериментов по доказательству
существования электромагнитной волны
(Вибратор
Герца
).[2] Форма,
размеры и конструкция созданных
впоследствии антенн чрезвычайно
разнообразны и зависят от рабочей длины
волны
 и
назначения антенны. Нашли широкое
применение антенны, выполненные в виде
отрезка провода, системы проводников,
металлического рупора, металлических
и диэлектрических волноводов,
волноводов с металлическими стенками
с системой прорезанных щелей, а также
многие другие типы. Для улучшения
направленных свойств первичный излучатель
может снабжаться рефлекторами —
отражающими зеркалами различной
конфигурации и системами зеркал, а также
линзами. Излучающая часть антенн, как
правило, изготавливается с применением
проводящих электрический ток материалов,
но может изготовляться из изоляционных
(диэлектрик) материалов, могут применяться
полупроводники и метаматериалы.

С
точки зрения теории
электрических цепей
 антенна
представляет собой двухполюсник (или
многополюсник), и мощность источника,
выделяемая на активной составляющей
полного входного сопротивления антенны
расходуется на создание электромагнитного
излучения. В системах автоматического
регулирования
 антенна
рассматривается как дискриминатор —
датчик угла рассогласования между
направлением на источник сигнала или
отражатель и ориентацией носителя
(например, антенна с суммарно-разностной
диаграммой направленности
 в
составе радиолокационной головки
самонаведения). В системах
пространственно-временной обработки
сигнала антенна (антенная решетка)
рассматривается как средство дискретизации
электромагнитного поля по пространству.
В особый класс принято выделить антенны
с обработкой сигнала. В частности, одним
из таких устройств являются антенны
с виртуальной (синтезированной) апертурой
,
применяемые в авиационной и космической
технике для задач картографирования и
увеличения разрешающей способности за
счёт использования когерентного
накопления и обработки сигнала.

Принцип
действия

Иллюстрация
трансформации параллельного
контура
 в
дипольную антенну. Синие линии — силовые
линии электрического поля, красные —
магнитного

Упрощенно
принцип действия антенны состоит в
следующем. Как правило, конструкция
антенны содержит металлические
(токопроводящие) элементы, соединенные
электрически (непосредственно или через
питающую линию — фидер)
с радиопередатчиком или с радиоприемником. В
режиме передачи
 переменный электрический
ток
,
создаваемый источником (например,
радиопередатчиком), протекающий по
токопроводящим элементам такой антенны,
в соответствии с законом
Ампера

порождает вокруг себя переменное магнитное
поле
.
Это меняющееся во времени магнитное
поле в свою очередь, в соответствии
с законом
Фарадея
,
создает вокруг себя меняющееся во
времени электрическое
поле
.
Это переменное электрическое поле
создает вокруг себя переменное магнитное
поле и так далее — возникает взаимосвязанное
переменное электромагнитное
поле
,
образующее электромагнитную
волну
,
распространяющуюся от антенны в
пространство. В
режиме приема
 переменное
электромагнитное поле падающей на
антенну волны наводит токи на токопроводящих
элементах конструкции антенны, которые
поступают в нагрузку (фидер, радиоприемник).

Характеристики
антенн

Электромагнитное
излучение, создаваемое антенной, обладает
свойствами направленности и поляризации.
Антенна как двухполюсник обладает
входным сопротивлением (импедансом).
Лишь часть энергии источника антенна
преобразует в электромагнитную волну,
остальная расходуется в виде тепловых
потерь. Для количественной оценки
перечисленных и ряда других свойств
антенна описывается набором электрических
характеристик и параметров, в частности:

Пример
диаграммы направленности антенны и
параметры: ширина ДН, КНД, УБЛ, коэффициент
подавления обратного излучения

  • характеристика
    направленности

  • диаграмма
    направленности
     (ДН)

  • коэффициент
    направленного действия
     (КНД)

  • коэффициент
    усиления
     (КУ)

  • ширина
    ДН по заданному уровню

  • уровень
    боковых лепестков
     (УБЛ)

  • фазовая
    диаграмма

  • резонансная
    частота
    рабочая
    полоса частот

  • поляризационная
    диаграмма

  • номинальное
    входное сопротивление антенны, тип
    линии питания

  • входной
    импеданс
     и коэффициент
    стоячей волны (КСВ)
     в
    линии питания

  • коэффициент
    полезного действия
     (КПД)

  • Коэффициент
    использования поверхности
     (КИП)
    апертуры антенны

  • шумовая
    температура антенны
     (ТА)

  • максимальная
    допустимая мощность на входе

К
характеристикам антенн также можно
отнести следующие:

Ряд
характеристик антенн как взаимных
устройств (пассивных линейных
многополюсников) в режиме передачи и в
режиме приема совпадает, в том числе:
ДН (КНД, КУ, УБЛ), входной импеданс.
Например, ДН антенны в режиме приема и
в режиме передачи совпадают.

К
конструктивным характеристикам и
параметрам антенн относятся, в частности:

  • масса,
    координаты центра масс, момент инерции

  • габаритные
    размеры, максимальный радиус разворота

  • парусность
    (ветровая нагрузка)

  • объект
    установки, способ крепления

  • примененные
    материалы

Основные
типы антенн

Телевизионные
директорные антенны метрового и
дециметрового диапазонов горизонтальной
поляризации

Уголковые
антенны на первом искусственном спутнике
Земли разработаны профессором РТФ МЭИ
Марковым Г.Т.

Волноводно-щелевая ФАР в
составе головки
самонаведения

противокорабельной ракеты Х-35Э.МАКС-2005

Содержание
этого раздела является, скорее, не
классификацией, а простым перечислением
типов антенн со ссылками на их более
подробное описание.

  • Вибраторная
    антенна

    • Симметричный
      вибратор
       (диполь)

    • Несимметричный
      вибратор[3]

      • Антенна
        Ground Plane

      • Укороченная
        штыревая антенна

      • Колинеарная
        антенна

      • «Коаксиальная»
        антенна

      • J-образная
        антенна

      • Антенна
        зенитного излучения

      • Вертикальная
        антенна верхнего питания

    • Шунтовой
      вибратор

    • Петлевой
      вибратор
       («Петлевой
      вибратор Пистолькорса»)

    • Широкополосный
      «Диполь
      Надененко
      «

    • Турникетная
      антенна

    • Директорная
      антенна

    • Антенна
      СГ
       (синфазная
      горизонтальная)

  • Щелевая
    антенна

  • Апертурная
    антенна — антенна, излучение у которой
    происходит через раскрыв (плоское
    отверстие — апертуру). Используются в
    СВЧ-диапазоне.

    • Рупорная
      антенна

    • Зеркальная
      антенна

      • Прямофокусная
        зеркальная антенна

      • Офсетная
        зеркальная антенна
        [4]

      • Антенна
        Кассегрена

      • Антенна
        Грегори

      • Зеркальная
        антенна с косекансной диаграммой
        направленности

      • Зонтичная
        антенна

      • Рупорно-параболические
        антенны

      • Перископическая
        антенна

    • Линзовая
      антенна

    • Антенна
      с синтезированной апертурой[5].

  • Антенна
    бегущей волны

    • Спиральная
      антенна
      [6]

    • Диэлектрическая
      стержневая антенна

    • Импедансные
      антенны

    • Антенна
      вытекающей волны

    • Антенна
      Бевереджа

    • V-образная
      антенна

    • Ромбическая
      антенна

    • Антенна
      БС

  • Антенны
    диапазона СВЧ

  • Чип-антенна (антненна,
    монтируемая по технологии SMD)

  • Антенны
    оптического диапазона

  • Сверхширокополосные
    антенны

    • Антенна
      на принципе электродинамического
      подобия

    • Логопериодическая
      антенна
       (Логарифмическая
      периодическая антенна)

    • Фрактальная
      антенна

    • Т-рупор

    • Антенна
      Вивальди

  • Антенная
    решетка (система излучения)

    • Фазированная
      антенная решётка

    • Пассивные
      ФАР

    • Активные
      ФАР
       —
      с нелинейными преобразованиями сигнала
      в полотне решётки[11]

    • Цифровая
      антенная решётка
       —
      активная ФАР с применением алгоритмов
      цифровой обработки сигнала непосредственно
      в полотне

    • MIMO-антенна

  • Антенны
    с линейными размерами << λ)

  • Распределённые
    антенны

  • Антенны
    для преобразования энергии электромагнитной
    волны в электрическую энергию и для
    средств RFID

    • Ректенна —
      антенна + выпрямитель

    • Наноантенна —
      антенна для резонансного преобразования
      излучения оптического диапазона в
      электрическую энергию[13]

  • Псевдо-антенны
    (антенны с мифическими техническими
    характеристиками)

  • Концептуальные
    антенны

Примеры
выдающихся конструкций

  • Антенна АДУ-1000

  • Антенна РТ-70

  • Антенна
    загоризонтной РЛС «Дуга»

  • Антенна
    станции зондирования ионосферы HAARP

  • Антенна
    радиообсерватории Аресибо

Средства
защиты от внешних воздействий

Интересные
сведения

Электрические
параметры антенны (ДН, входное
сопротивление) не изменятся, если
изменить все ее размеры и длину волны
в одинаковое число раз (принцип
электродинамического подобия).

Амплитудно-фазовое
распределение (распределение комплексной
амплитуды тока как функции координат
по апертуре антенны) и диаграмма
направленности антенны в дальней
зоне
 как
функция угловых координат (пространственных
частот
)
связаны преобразованием
Фурье
.
При нахождении формы ДН удобно использовать
теоремы относительно преобразования
Фурье. Размеры антенн с синтезированной
апертурой могут составлять десятки и
сотни километров. Параметры пассивных
антенн в линейных негиротропных средах
не зависят от того, работает ли антенна
на прием или на передачу (теорема
взаимности).

Литература:

1)
Литература:   В.В. Фролов, Язык
радиосхем, Москва, 1998

2)
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0

studfiles.net

Как работает антенна?

Как работает антенна?

Антенны часто используются в быту. С их помощью осуществляется прием радио- и телепередач, интернета и мобильной связи. Рассмотрим подробно, как работает антенна. Принцип ее действия достаточно прост.

Составляющие антенны

В систему связи входят 3 основных элемента:

  1. Передающая антенна.
  2. Радиоволны, которые распространяются в пространстве.
  3. Приемная антенна.

Принцип функционирования антенны

Сначала создается нужный сигнал (радио, телевизионный, цифровой). Потом он усиливается и поступает на передающую антенну, которая излучает радиоволны. Распространяясь, они попадают на приемные антенны. В результате на них также образовывается электрический сигнал. Таков принцип действия антенны. Но для того чтобы на приемной антенне появился сигнал, она должна быть определенной конструкции, то есть иметь конкретную форму и размеры.

На приемной антенне сигнал слабее, чем на передающем устройстве. Также на ней появляются искажения, так как находящиеся другие источники тоже передают подобные сигналы. Именно поэтому при производстве антенн к ним предъявляются особые требования – они должны быть защищены от помех и содержать минимум собственных искажений.

При несоблюдении таких требований эффективность антенны будет очень низкой. Поэтому у некоторых потребителей плохое изображение на экране телевизора, некачественный звук в приемнике. Учитывая это, следует приобретать качественную антенну, имеющую соответствующую цену. Перед покупкой антенны лучше посоветоваться со специалистами.

Возможно, вам будет также полезна информация из статьи Как выбрать антенну.

elhow.ru

Принцип — действие — антенна

Принцип — действие — антенна

Cтраница 1

Принцип действия антенн с параболическим отражателем был кратко рассмотрен в предыдущем параграфе. В фокусе параболоида вращения устанавливается излучатель. Излучатель представляет собой слабонаправленную антенну, луч которой охватывает параболическое зеркало.
 [2]

Принцип действия антенны следующий.
 [3]

Принцип действия антенны состоит в следующем. Вибратор определенной длины, находящийся в электромагнитном поле сигнала, резонирует на. В каждом из пассивных элементов также наводятся ЭДС, и они излучают вторичные электромагнитные поля. Эти вторичные поля, в свою очередь, наводят дополнительные ЭДС в вибраторе. Размеры пассивных элементов и их расстояния от вибратора должны быть выбраны такими, чтобы дополнительные ЭДС, наведенные в вибраторе вторичными полями, были в фазе с основной ЭДС, наведенной в нем первичным полем. Тогда все ЭДС будут складываться арифметически, обеспечив увеличение эффективности антенны по сравнению с одиночным вибратором. Симметричное расположение элементов антенны относительно направления на передатчик создает условия для сложения наведенных ЭДС в вибраторе только для сигнала, приходящего с главного направления.
 [4]

Рассмотрим принцип действия антенны с параболическим рефлектором. Парабола ( рис. 6.28) является геометрическим местом точек, равноудаленных от фокуса F и линии D D, называемой ди-ректриссой.
 [6]

По принципу действия антенны разделяют на: проволочные антенны со стоячей волной тока ( вибраторные антенны), проволочные антенны с бегущей волной тока ( антенны из длинных проводов с бегущей волной тока), рамочные антенны, щелевые ( дифракционные) антенны, антенны акустического типа ( рупорные, волновод-ные), антенны поверхностных волн, антенны оптического типа ( зеркальные и линзовые), антенные решетки. Последние представляют собой совокупность излучателей, обычно однотипных, которые определенным образом размещены в пространстве и возбуждаются на одной частоте.
 [7]

По принципу действия антенны поверхностных волн неоколька напоминают рассмотренную в параграфе 2.10 антенну бегущей волны. Как в том, так и в другом случаях излучают элементы, вдоль которых перемещается электромагнитная волна.
 [9]

Наконец, на рис. 11.4 показан принцип действия антенны с бочкообразным проволочным отражателем, которая позволяет вращать облучатель вокруг вертикальной оси на 360 и тем самым получать круговое вращение луча. Рефлектор, горизонтальное сечение которого представляет собой окружность, а вертикальное — отрезки парабол, выполнен из диэлектрического материала, в который впрессованы металлические полосы под углом 45 к плоскости горизонта.
 [11]

В дальнейшем изложении используется классификация по принципу действия антенн, но при этом описание различных типов антенн ведется в последовательности, определяемой геометрией токонесущих элементов.
 [12]

Автору настоящих строк довелось быть в составе Правительственной комиссии, принимавшей работу группы Ю.Я. Юрова в Ленинградском электротехническом институте ( ЛЭТИ) весной 1955 г. Работы по антеннам с электронным сканированием были продолжены в ЛЭТИ и в последующие годы, что находило отражение в докладах, представляемых Ю.Я. Юровым и его учениками на Всесоюзные конференции по теории и технике антенн, которые в то время созывались практически ежегодно. В 1965 г. в издательстве Советское Радио вышла упомянутая выше книга, в которой были изложены теоретические основы принципа действия антенн с электронным сканированием, их синтеза и проектирования.
 [13]

Очевидно, что при таких размерах экран представляет собой плоскостной металлический излучатель. С целью уменьшения парусности его выполняют в виде трубчатой конструкции. Принцип действия антенны при этом не меняется. Две антенны этого типа могут быть объединены в виде турникетной антенны.
 [15]

Страницы:  

   1

   2




www.ngpedia.ru

Усилитель для антенны телевизора — принцип действия, примеры

Телевидение повсюду остается самым влиятельным средством массовой информации. По этой причине высота главных телевизионных вышек — это не только инженерно-техническое достижение, но и способ расширения влияния СМИ. За пределами прямой видимости передающей телевышки ТВ-сигнал значительно ослабевает, причем не только при аналоговом, но и при цифровом вещании.

В аналоговом сигнале ухудшается соотношение сигнал/шум, а в цифровом уменьшается скорость передачи данных. В обоих вариантах это заметно сказывается на изображении телевизионных экранов. При дальнейшем прочтении статьи читатели узнают о том, как улучшить качество изображения в телевизоре для принимаемых телепередач. Хотя такое улучшение потребуется лишь тем телезрителям, у которых нет наружных антенн, установленных на крыше многоквартирного дома, или подключений к ним, и владельцам загородных домов.

От чего может зависеть качество приема ТВ-сигнала

Для приема сигнала с телевышки необходимы хотя бы комнатные антенны. Это самое простое решение вопроса приема ТВ-сигнала. Однако телевизионные антенны работают неодинаково не только по причине конструктивных отличий, но и из-за расположения. Особенно влияет на прием сигнала телевидения в многоквартирных домах расположение комнат и конструкция самого дома. Если комната расположена так, что из ее окна видна телевышка, ТВ-приемник можно присоединить к домашней антенне, поставить ее хоть на телевизор и смотреть программы в хорошем качестве изображения.   


Активная комнатная антенна

Уточняем, что чистое изображение, получаемое от комнатной антенны, возможно лишь при отсутствии эффектов отражения ТВ-сигнала от металлических предметов интерьера. При расположении комнат на стороне дома, которая не обращена в сторону вышки, тем более, когда дом построен из железобетонных конструкций, прием ТВ-сигнала становится проблематичным. Железобетон работает как экран и ослабляет ТВ-трансляцию настолько, что в некоторых случаях телепередачи смотреть невозможно. Для решения этой проблемы выбирают:

  • сигнал от внешних антенн с оптимальным расположением;
  • либо устанавливают активные антенны в других комнатах и соединяют их с ТВ-приемником длинным кабелем. Фактически это получается телевизионная антенна с усилителем.


Разделение сигнала антенного усилителя на два телевизора

Важно понимать, что необходим не усилитель для телевизора, расположенный рядом с ним. Если антенна находится на удалении от телевизора, нужен антенный усилитель, максимально приближенный к ней. Она изначально формирует трансляцию, в которой важнейшим параметром является соотношение сигнал/шум. Если телевизор подключен к антенне, но при этом изображение на экране либо отсутствует, либо плохого качества, это не значит, что ничего сделать нельзя. Если применить антенный усилитель с достаточным усилением, и сигнал, и шум увеличатся в равное число раз. И это сделает возможным просмотр телепередач.

  • Но при этом следует учитывать длину кабеля, который ослабляет сигнал антенны. По этой причине усилитель антенны для телевизора дает гораздо лучший эффект, если является частью ее конструкции.


Широкополосная активная антенна для наружной установки

Какая польза от усилителя для антенны

В многоэтажных домах антенный усилитель будет более востребован у жильцов квартир нижних этажей. С высотой увеличивается расстояние прямой видимости, поэтому часто применение антенны с усилителем не требуется. Но дачные участки обычно удалены от городского телецентра на несколько десятков километров. Поэтому там для приема ТВ-программ устанавливаются уличные антенны. Располагать их необходимо как можно выше и правильно направлять в сторону городской телевышки.

Лучше всего использовать для ТВ-антенны мачту длиной несколько метров, которая закрепляется на крыше дома или опоре линии электропередачи. Мощность сигнала, который снимается с антенны, напрямую зависит от ее размеров. Поэтому рекомендуется сделать ее максимально больших размеров для наилучшего соотношения сигнал/шум. Если при таком расположении изображение получается плохого качества, необходим усилитель сигнала.   

Но если такая антенна для телевизора с усилителем все равно не обеспечивает четкого изображения без помех, надо обратить внимание на окружение места установки. Причиной, по которой усилитель телевизионного сигнала не является окончательным решением коррекции плохой видимости телепередач, может быть металлическая крыша соседнего сооружения или близко расположенные провода, отражающие ТВ-сигнал с телевышки. По этой причине не глядя сложно давать рекомендации о том, как выбрать наилучшее место для удаленной антенны. 

При слабом сигнале окружение антенны оказывает существенное влияние на нее. Если вблизи растут большие деревья, после дождя их экранирующие и отражающие свойства заметно увеличиваются. Поэтому усилитель для ТВ ничем не поможет в такой ситуации. Все антенные усилители увеличивают мощность антенного сигнала и не могут ослаблять шумы и помехи в нем. Только антенна формирует сигнал, не внося в него собственные шумы. Любой антенный усилитель помимо усиления добавляет собственные шумы в сигнал.

Что сделать для улучшения приема ТВ

Заметное влияние на прием будут оказывать электрические газонокосилки, стабилизаторы напряжения, бойлеры и прочие мощные электроприборы, которые в большом количестве имеются вокруг места установки загородной антенны. Помочь избавиться от их воздействия антенные усилители для телевизора не смогут. При наличии помех от соседских электроприборов надо применить узконаправленную модель с усилителем для телевизора. Поскольку антенный усилитель для телевизора присоединяется к последнему длинным кабелем, для уменьшения помех рекомендуется применять:

  • цельный его отрезок;
  • пайку клемм разъемов;
  • относительно новый кабель, произведенный не ранее 10–15 лет тому назад.

Телевизионный усилитель также рекомендуется применять:

  • соответственно удалению от телецентра;
  • с определенной шириной полосы частот сигнала;
  • согласованно с конструкцией антенны.

При большой удаленности от телевышки комнатная антенна с усилителем окажется неэффективной. Причем это никак не будет связано с тем, какой усилитель комнатной антенны выбран. Какими бы замечательными свойствами ни обладал антенный усилитель, при слабой информационной составляющей сигнала, теряющейся на фоне шума, он не отделит «зерна от плевел». Поэтому не стоит спешить тратить деньги на дорогую модель усилителя. Надо, в первую очередь, определиться с расстоянием до телевышки и выяснить, какое усиление при этом рекомендуется.


Схема
Широкополосная модель «Дельта» и ее диаграмма направленности в двух ТВ-диапазонах

Приобретать модель с более высоким коэффициентом усиления, который измеряется в децибелах, не имеет смысла. В этом случае в изображении появятся шумы. Усилитель надо выбирать с более широкой полосой пропускания и с наилучшим соотношением сигнал/шум. Огромное значение имеет пространственное расположение и конструктивное исполнение источника питания усилителя. В источнике питания на выходе обязательны фильтры, соответствующие рабочей полосе усилителя, которые не пропускают соответствующие токи в кабель питания усилителя.

Этот кабель желательно присоединить к выбранной модели усилителя хотя бы кабелем, у которого два провода охвачены экраном. В идеале два провода в экране должны быть витой парой. Это существенно уменьшит возможность резонанса на высокой частоте и улучшит качество изображения. Кабели, присоединенные к усилителю, делаются максимально короткими и цельными. На рынке сегодня довольно много различных устройств удаленного приема ТВ-передач. Если выбирать ту или иную модель, лучше сделать выбор изделия от европейского производителя, например, польского. Комплект, состоящий из антенны и усилителя, имеет преимущество перед раздельным приобретением этих изделий.  

Практические примеры


Однотипные антенные усилители для разной удаленности и полосы пропускания

Прием и усиление слабого сигнала — дело тонкое. Поэтому ответственный производитель учитывает в своей продукции определенные параметры сопрягаемых устройств соответствующими конструктивными решениями. Если самостоятельно покупать антенну и отдельно усилитель к ней, можно получить проблему с появлением эффекта возбуждения и намучиться с устранением этого явления. Удаленный прием ТВ-сигнала — это вопрос, который для своего оптимального решения требует хороших знаний радиофизики, а также электроники.


Фирменный комплект: блок питания, антенный разъем и антенна (на изображении далее)
Активная антенна, установленная на крыше дома

Не стоит заниматься приобретением и установкой оборудования, необходимого для этого, не имея хороших соответствующих знаний и опыта. Важно также помнить о том, что для дальнего ТВ-приема антенна располагается высоко над землей. По этой причине она оказывается под угрозой удара молнии. Поэтому надо предусмотреть такое ее расположение, при котором соседний молниеотвод создает безопасную зону. Но и в этом случае с началом грозы надо вынуть кабель антенны из телевизора и вилку источника питания усилителя из розетки. Молния бывает непредсказуема. Причем один-единственный удар ее повредит не только усилитель для антенны телевизора, но и всю аппаратуру, подключенную к нему.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Принцип действия рамочных антенн — Студопедия.Нет

ПРИНЦИПЫ И КОНСТРУКЦИИ РАМОЧНЫХ ИЗЛУЧАЮЩИХ АНТЕНН

ЛЕКЦИЯ №6

В малых рамочных антеннах (магнитных) ток распределяется равномерно, тогда как в электрических рамочных антеннах его рас­пределение близко к синусоиде.

Рамочные антенны применяются с само­го начала развития техники радиоприема, поскольку они очень чувствительны к маг­нитной компоненте электромагнитного поля. Такие антенны незаменимы в радио­пеленгаторах, часто используются в специ­альных целях (например, в радиомаяках) и выпускаются промышленностью. К ра­мочным антеннам относятся также и широко извес­тные антенны на ферритовых стержнях.

Кольцо считается оптимальной формой ра­мочной антенны и применяется чаще дру­гих форм. По конструктивным соображе­ниям иногда предпочитают восьмиуголь­ник, реже — квадрат. Рамочные антенны из нескольких витков провода пригодны толь­ко для приема и часто снаб­жаются входным усилителем на полевых транзисторах.

Периметр таких антенн обычно не превы­шает l/10. Столь компактная форма осо­бенно привлекательна как альтернатива для потребителей, работающих в 40-, 80- и 160-метровых диапазонах.

Сначала рассматривает­ся параллельный колебательный контур (рис. 1а).

 

Рис. 1. Формирование рамочной магнитной кольцевой антенны

 

При возбуждении такого кон­тура на резонансной частоте его электри­ческая энергия колеблется между конден­сатором (электрическое поле) и катушкой (магнитное поле). Поля обоих типов кон­центрируются в этой замкнутой системе, почти не выходя за ее пределы.


Если в замкнутом колебательном конту­ре (рис. 1а) развести пластины конденса­тора (рис. 1б), ранее замкнутая система оказывается разомкнутой и между пласти­нами возникает электрическое, преимуще­ственно ближнее поле. Так как электри­ческое поле распространяется во внешнее пространство, можно говорить, что дан­ный колебательный контур представляет собой электрическую антенну. Она соот­ветствует сильно укороченному вибрато­ру с концевой емкостью, известному как элементарный диполь, или диполь Герца (табл. 1).

Вернув пластины конденсатора в прежнее положение и растянув витки катушки так, чтобы из ее провода образовалось кольцо, получим магнитную рамочную антенну (см. рис. 1в). Теперь электрическое поле скон­центрировано в конденсаторе, магнитное исходит из большой кольцевой рамки. Уже в ближнем поле такой магнитной антенны формируются сопутствующие электричес­кие поля, которые на большом удалении от кольца образуют плоский волновой фронт, аналогичный фронту от электрической ан­тенны.

Каждой антенне следует сопоставить со­противление излучения Rr, которое стано­вится активным при резонансе. Здесь действует правило: сопротив­ление излучения убывает с уменьшением длины антенны, приведенной к длине вол­ны l. Рамочные антенны очень коротки, поэтому их сопротивление излучения все­гда меньше, чем 1 Ом, а чаще всего состав­ляет миллиомы. Сопротивление излучения Rr кольцевой рамочной антенны с перимет­ром U приближенно рассчитывается по сле­дующей формуле:



Rr = 197× (U/ l)4 Ом , (6.1)

а для кольцевой рамки из п витков справед­ливо выражение

Rr = 197×n2× (U/ l)4 Ом . (6.2)

КПД антен­ны зависит от отношения сопротивления потерь R1 к сопротивлению излучения Rr. В силу этой зависимости для получения приемлемого КПД требуется свести сум­марное сопротивление потерь рамочной антенны к очень малой величине. На прак­тике это означает необходимость приме­нения проводников с возможно большей хорошо проводящей поверхностью (медь, алюминий). Наряду с высокой электри­ческой прочностью за счет воздушной изоляции и увеличения расстояния между пластинами конденсатор должен иметь достаточно большую и хорошо проводя­щую поверхность в месте соединения с кольцевым проводником. Зажимы и клеп­ка здесь не годятся.

Если принять, что сопротивление излу­чения Rr кольцевой антенны при U = 0,1 l, по формуле (6.1) составит 0,02 Ом и сум­ма сопротивления потерь R, также равна 0,02 Ом, КПД — 0,5, то есть 50%. Повышение R, (например, из-за снижения проводимости) всего на 0,1 Ом приведет к падению КПД до 17%.

Из-за весьма малой эффективной высоты рамочных антенн he наводимое напряжение Ur также очень мало. Поскольку кольцевая антенна при резонансе является контуром высокой добротности Q Высокая добротность контура приводит к узкополосности антенны. Следовательно, антенну надо подстраивать даже при не­большом изменении частоты в пределах любительского диапазона.

studopedia.net

Принцип действия зеркальной антенны

Содержание

  1. Постановка задачи

  2. Общие сведения

  3. Оценка полосы пропускания

  4. Принцип действия зеркальной антенны

Заключение

Список используемой литературы

1. Постановка задачи

По техническому заданию необходимо разработать зеркальную антенну-параболоид вращения: рассчитать ее основные параметры, диаграмму направленности и сравнить ее с реальной ДН, а в заключении нарисовать эскиз антенны, включая все коммутационные узлы и возможный крепеж.

В качестве облучателя буду использовать пирамидальный рупор, так как рупорные облучатели одни из наиболее простых облучателей, дающих хорошие характеристики и несложных в расчетах.

Зная ДН рупора и функцию перераспределения поля зеркалом, аппроксимируется реальный закон распределения удобным для дальнейшего расчета функциями , то есть получим

Коэффициенты сj находим методом интерполирования, приравнивая левую и правую части равенства в N точках и решая систему N линейных уравнений.

Если точность аппроксимации достаточная, то далее рассчитывается ДН в главных плоскостях. (В данном случае достаточно рассчитать ДН в одной из плоскостей, так как ДН пирамидального рупора в обеих плоскостях несильно отличаются).

Тогда

Fj-парциальные множители системы, соответствующие распределению поля ;

Fэг=(1+cos ө)/2 — ДН элементарной площадки.

Затем строим график и по нему определяем ширину ДН, уровень боковых лепестков. Они должны соответствовать расчетным данным.

  1. Общие сведения

Зеркальные антенны являются наиболее широко распространенным типом антенн в дециметровом и особенно в сантиметровом диапазонах волн. Такое широкое применение зеркальных антенн объясняется относительной простотой их конструкции, возможностью получения ДН почти любого типа из применяемых на практике, высоким КПД, малой шумовой температурой и т.д. Зеркальные антенны позволяют легко получить равносигнальную зону, а некоторые их типы могут применяться для быстрого перемещения (качания) ДН в пространстве без заметных искажений ее формы в значительном секторе углов.

Зеркальные антенны являются наиболее распространенным типом антенн, используемых для радиотелескопов, и антенн с очень большой направленностью, применяемых для целей космических связей.

Зеркальными антеннами называются антенны, у которых поле в раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны от металлической поверхности специального рефлектора (зеркала). Источником электромагнитной волны обычно служит какая-нибудь небольшая элементарная антенна, называемая в этом случае облучателем зеркала или просто облучателем. Зеркало и облучатель являются основными элементами зеркальной антенны.

Зеркало обычно изготовляется из алюминиевых сплавов. Иногда для уменьшения парусности зеркало делается не сплошным, а решетчатым. Поверхности зеркала придаётся форма, обеспечивающая формирование нужной диаграммы направленности. Наиболее распространёнными являются зеркала в виде параболоида вращения, усечённого параболоида, параболического цилиндра или цилиндра специального профиля. Облучатель помещается в фокусе параболоида или вдоль фокальной линии цилиндрического зеркала. Соответственно для параболоида облучатель должен быть точечным, для цилиндра – линейным. Наряду с однозеркальными антеннами применяются и многозеркальные.

  1. Оценка полосы пропускания

Полоса пропускания (рабочий диапазон волн) – это тот диапазон, в пределах которого антенна сохраняет свои основные параметры (направленное действие, поляризационную характеристику, согласование с фидером) с заданной точностью. При больших вариациях значений характеристик в общем случае целесообразно задавать их максимальные и минимальные значения, между которыми и будут заключаться фактические величины. При незначительных вариациях достаточно указать только средние их значения. Полосу пропускания антенны нельзя определять (как это принято в технике усилителей или теории колебательных контуров) с помощью понятия спада характеристики до уровня 3 дБ.

В общем случае зеркальные антенны имеют широкую полосу пропускания. Конструкции зеркальных антенн создаются в диапазонах от десятков метров до миллиметров. В нашем случае антенна рассчитана на длину волны 3 см, и основные её параметры: размеры, глубина фокус, коэффициент усиления зависят от длины волны, поэтому близкие к полученным характеристикам она будет иметь в окрестности данной длины волны.

  1. принцип действия зеркальной антенны

Электромагнитная волна, излученная облучателем, достигнув проводящей поверхности зеркала, возбуждает на ней токи, которые создают вторичное поле, обычно называемое полем отражённой волны. Для того чтобы на зеркало попадала основная часть излученной электромагнитной энергии, облучатель должен излучать только в одну полусферу в направлении зеркала и не излучать в другую полусферу. Такие излучатели называют однонаправленными.

В раскрыве антенны отражённая от зеркала волна обычно имеет плоский фронт для получения острой диаграммы направленности либо фронт, обеспечивающий получение диаграммы специальной формы (например, типа cosec Θ). На больших (по сравнению с длиной волны и диаметром зеркала) расстояниях от антенны эта волна в соответствии с законами излучения становится сферической.

Таким образом, точечный облучатель (например, маленький рупор), расположенный в фокусе параболоида, создаёт у поверхности зеркала сферическую волну. Зеркало преобразует её в плоскую, т.е. расходящийся пучок лучей преобразуется в параллельный, чем и достигается формирование острой диаграммы направленности.

Заключение

По результатам работы изученная антенна полностью соответствует заданным характеристикам: длина волны 3 см, Коэффициент усиления 3000, поляризация горизонтальная. Горизонтальную поляризацию получаем поворотом рупора так, чтобы широкая стенка заняла вертикальное положение (то есть вектор Е располагался в горизонтальной плоскости).

В конструкции антенны предусмотрен внешний приемник СВЧ, в котором сигнал преобразуется на более низкую промежуточную частоту и далее передается на ПЧ по коаксиальному кабелю в НЧ приемник.

Недостатком однозеркальных антенн является то, что облучатель должен располагаться в фокусе зеркала, следовательно, на значительном удалении от зеркала, что увеличивает габариты антенны в глубину и вместе с системой крепления вес антенны. Особенно серьезным становится этот недостаток при работе таких антенн с малошумящими усилителями. Длинный фидерный тракт, идущий от облучателя к приемнику, является источником значительного шума и может существенно снизить эффект, даваемый малошумящими усилителями.

Список используемой литературы

  1. Сазонов Д.М. Антенны и устройства СВЧ. М.: Высшая школа. 1988.

  2. Антенны и устройства СВЧ / под ред. Д.И. Воскресенского. М.: Сов. радио, 1981.

  3. Драбкин А.Л., Зузенко В.Л., Кислов А.Г. Антенно-фидерные устройства. М.: Сов. радио, 1974.

  4. Жук М.С., Молочков Ю.Б. Проектирование антенно-фидерных устройств. М.: Энергия. Ленингр. отд-ие, 1966.

  5. Шпиндлер Э. Практические конструкции антенн. М.: Мир, 1989.

  6. Устройства СВЧ и антенны: Методические указания к курсовому проектированию / РГРТА. Сост.: В.И. Елумеев, А.Д. Касаткин, В.Я. Рендакова. Рязань, 1998.

coolreferat.com