52. Антенны
Антенна — это устройство, предназначенное для излучения электромагнитной энергии в окружающее пространство (передающая антенна) или для приема электромагнитной энергии из него (приемная антенна).
Для передающей и приемной антенн справедлив принцип обратимости (взаимности), согласно которому всякая передающая антенна может быть приемной, причем ее показатели остаются неизменными. Поэтому во многих радиоустройствах (связные радиостанции, радиолокаторы и т. д.) одна и та же антенна часто выполняет роль как передающей, так и приемной.
Антенна направленного действия излучает энергию неравномерно, концентрируя ее в определенных направлениях.
Антенна направленного действия излучает энергию преимущественно в одном направлении. Это позволяет увеличить эффективность передачи и приема сигналов, так как энергия концентрируется в определенных направлениях.
Диаграмма направленности представляет собой графическое изображение напряженности электромагнитного поля на заданном расстоянии от излучателя в зависимости от направления. Она может быть построена как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскости (рис. 22).
---
Ширина диаграммы направленности — это угол \( \theta \), измеряемый в градусах, заключенный между направлениями, в которых напряженность поля составляет 0,7 (или -3 дБ) от напряженности поля в направлении максимального излучения.
Действующая высота антенны \( h_{d} \) — это высота такой воображаемой антенны, в которой ток по всей длине одинаков и равен току в пучности действительной антенны (рис. 23). При этом мощности, излучаемые воображаемой и действительной антеннами, равны.
Применение и значение
1. Ширина диаграммы направленности:
- Оптимизация связи: Позволяет определить угол, в котором антенна излучает значительную часть своей мощности, что важно для проектирования радиосвязных систем.
- Минимизация помех: Помогает избежать направлений, где мощность излучения минимальна, что снижает вероятность помех от других источников.
- Проектирование систем: Используется при проектировании радиосвязных систем, радиолокационных систем и других устройств, где важна направленность излучения.
2. Действующая высота антенны:
- Анализ характеристик антенны: Позволяет оценить эффективность антенны, сравнивая ее с идеализированной моделью.
- Проектирование антенн: Используется для разработки антенн, которые излучают максимальную мощность в заданном направлении.
- Оптимизация систем связи: Помогает улучшить качество связи, минимизируя потери энергии и повышая эффективность передачи данных.
---
Полуволновый вибратор
Полуволновый вибратор — это простейшая настроенная антенна (рис. 24). Длина каждого плеча вибратора должна быть около четверти длины волны электромагнитной энергии. Полуволновый вибратор является основным излучающим элементом в метровом и дециметровом диапазонах волн.
Основные характеристики полуволнового вибратора:
1. Длина плеча:
- Каждое плечо вибратора должно быть равно четверти длины волны электромагнитной энергии:
\[
L = \frac{\lambda}{4}
\]
где \( L \) — длина плеча вибратора, \( \lambda \) — длина волны.
2. Частота:
- Полуволновый вибратор используется в диапазонах частот, где длина волны соответствует длине плеча \( L \) вибратора.
3. Излучение:
- Полуволновый вибратор излучает энергию преимущественно в одном направлении, что делает его подходящим для направленного излучения.
Четвертьволновый вибратор
Четвертьволновый вибратор — это проводник длиной \( \lambda/4 \) (рис. 25). Такой вибратор может работать только над поверхностью земли или над металлической обшивкой самолета.
Основные характеристики четвертьволнового вибратора:
1. Длина вибратора:
- Длина четвертьволнового вибратора равна четверти длины волны электромагнитной энергии:
\[
L = \frac{\lambda}{4}
\]
где \( L \) — длина вибратора, \( \lambda \) — длина волны.
2. Работа над поверхностью земли или металлической обшивкой:
- Четвертьволновый вибратор работает только в условиях, когда он находится над поверхностью земли или металлической обшивкой самолета.
3. Принцип работы:
- Вертикально заземленный четвертьволновый вибратор действует как одна половина полуволнового вибратора. Земля (или металлическая обшивка самолета) заменяет отсутствующую половину вибратора, создавая эффект, аналогичный полуволновому вибратору.
- 39