антенно фидерное устройство что это
Антенно-фидерные устройства
Функции антенн в указанных системах сводятся к излучению или приему электромагнитных волн. Соответственно различают передающие и приемные антенны, подключаемые либо к передатчику, либо к приёмнику. Подключение осуществляется обычно не непосредственно, а с помощью линий передачи энергии (фидеров).
Содержание
Антенны
Передающая антенна преобразует энергию волн, поступающих по фидеру от передатчика к антенне, в энергию свободных колебаний, распространяющихся в окружающем пространстве. Передающая антенна должна не просто излучать электромагнитные волны, а обеспечивать наиболее рациональное распределение энергии в пространстве. В связи с этим одной из основных характеристик передающих антенн является диаграмма направленности (ДН) — зависимость излучаемого поля от положения точки наблюдения (точка наблюдения должна находиться в дальней зоне — на неизменно большом расстоянии от антенны). Требования к направленности колеблются в очень широких пределах от близких к направленным (системы радиовещания и эфирного телевидения) до резко выраженной направленности в определенном направлении (дальняя космическая радиосвязь, радиолокация, радиоастрономия и т. д.). Направленность позволяет без увеличения мощности передатчика увеличить мощность поля, излучаемого в данном направлении, а также позволяет уменьшать помехи соседним радиотехническим системам, то есть способствует решению проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). Направленность можно получить только когда размеры антенны существенно превышают длину волны колебаний.
Приёмная антенна улавливает энергию свободных колебаний и превращает ее в энергию волн, которая поступает по фидеру на вход приемника. Для приемных антенн диаграмма направленности (ДН) — это зависимость тока в нагрузке антенны, то есть в конечном счете в приемнике, или ЭДС наводимой на входе приемника, от направления прихода электромагнитной волны, облучающей антенну. Наличие направленных свойств у приемных антенн позволяет не только увеличивать мощность выделяемую током в нагрузке, но и существенно ослаблять приём различного рода помех, то есть повышает качество приёма.
Любую передающую антенну можно использовать и для приёма электромагнитных волн и, вообще говоря, наоборот, однако из этого не следует что они одинаковы по конструкции.
Фидеры
Важную роль в работе антенных устройств играет линия передач (фидер), которая передаёт энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к приёмнику (в режиме приёма).
Основные требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом передатчика (для максимальной отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа приёмника с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режиме бегущей волны, согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки — условие максимальной отдачи мощности в нагрузку приёмника. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров:
Антенно-фидерные устройства. Основные понятия и определения
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.
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.
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°.
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,
, (1.9)
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.
. (1.10)
Коэффициент полезного действия (КПД) антенны, равный
. (1.11)
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.
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
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
, (1.12)
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).
Основы электроакустики
Антенно-фидерное устройство (АФУ) — совокупность антенны и фидерного тракта, входящая в качестве составной части в радиоэлектронное изделие, образец, комплекс. АФУ используются для передачи сигналов в системах радиосвязи, радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи сигналов радиоволны. Функция антенны заключается в излучении или приеме электромагнитных волн. Электрическое подключение антенны к источнику (потребителю) может быть непосредственным, а может осуществляться с помощью линии передачи, оснащенной радиочастотными соединителями, т.е. с помощью фидера. Функция фидера — в передаче электромагнитного колебания от радиопередатчика ко входу антенны и передаче электромагнитного колебания от антенны к радиоприемнику.
Антенны Передающая антенна преобразует энергию волн, поступающих по фидеру от передатчика к антенне, в энергию свободных колебаний, распространяющихся в окружающем пространстве. Передающая антенна должна не просто излучать электромагнитные волны, а обеспечивать наиболее рациональное распределение энергии в пространстве. В связи с этим одной из основных характеристик передающих антенн является диаграмма направленности (ДН) — зависимость излучаемого поля от положения точки наблюдения (точка наблюдения должна находиться в дальней зоне — на неизменно большом расстоянии от антенны). Требования к направленности колеблются в очень широких пределах от близких к направленным (системы радиовещания и эфирного телевидения) до резко выраженной направленности в определенном направлении (дальняя космическая радиосвязь, радиолокация, радиоастрономия и т. д.). Направленность позволяет без увеличения мощности передатчика увеличить мощность поля, излучаемого в данном направлении, а также позволяет уменьшать помехи соседним радиотехническим системам, то есть способствует решению проблемы электромагнитной совместимости (ЭМС). Направленность можно получить только когда размеры антенны существенно превышают длину волны колебаний.
Приёмная антенна улавливает энергию свободных колебаний и превращает её в энергию волн, которая поступает по фидеру на вход приемника. Для приемных антенн диаграмма направленности (ДН) — это зависимость тока в нагрузке антенны, то есть в конечном счете в приемнике, или ЭДС наводимой на входе приемника, от направления прихода электромагнитной волны, облучающей антенну. Наличие направленных свойств у приемных антенн позволяет не только увеличивать мощность выделяемую током в нагрузке, но и существенно ослаблять приём различного рода помех, то есть повышает качество приёма. Любую передающую антенну можно использовать и для приёма электромагнитных волн и вообще говоря, наоборот, однако из этого не следует что они одинаковы по конструкции. Электромагнитная энергия от передающего устройства к антенне и от антенны к приемному устройству передается с помощью фидерного тракта.
Фидеры 
Важную роль в работе антенных устройств играет линия передач (фидер), которая передаёт энергию от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к приёмнику (в режиме приёма). Основные требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В передающем режиме волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (что обеспечивает в фидере режим бегущей волны) и с выходом передатчика (для максимальной отдачи мощности). В приёмном режиме согласование входа приёмника с волновым сопротивлением фидера обеспечивает в последнем режим бегущей волны. Согласование же волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки — условие максимальной отдачи мощности в нагрузку приёмника. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров: двух или много-проводные воздушные фидеры
Коаксиальные кабели обеспечивают передачу волны типа ТЕМ (плоская поперечная бегущая волна). Коаксиальные кабели имеют маркировку: РК-75-18-12 РК- радиочастотный кабель. Где: 75- волновое сопротивление, Ом; 18- внутренний диаметр внешнего проводника, мм;12- 1- полиэтилен, 2- номер разработки кабеля.
В станциях спутниковой связи коаксиальные кабели используют в тракте приема. В отдельных конструкциях волноводных трактов может применяться специальная система осушки, предназначенная для осушения воздуха во внутренних объемах волноводов. Такие системы нашли применение в линиях передачи энергии с повышенной мощностью сигнала.К элементам фидерных трактов, кроме того, относят: поляризационные селекторы; поляризаторы; циркуляторы.
Антенно-фидерные устройства
Назначение антенно-фидерного устройства. Основные параметры антенн. Диапазон радиоволн, используемый в системах радиовещания, телевидения, а также других радиотехнических системах, использующих для передачи информации свободное распространение радиоволн.
«КАМЧАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
(ФГБОУ ВПО «КамчатГТУ»)
ФАКУЛЬТЕТ СРЕДНЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
студентка 4 курса группы РЭТ 09
Руководитель: Моргулев А.И.
Петропавловск-Камчатский, 2013 год
1. Назначение антенно-фидерного устройства
2. Основные электрические параметры антенн
Радиосвязь между двумя пунктами, расположенными на поверхности Земли осуществляется пространственными и поверхностными волнами.
В настоящее время в радиотехнике используются частоты от 1,5?104 до 3?1011 Гц. Радиоволны с учетом особенностей их распространения делятся на пять диапазонов, а диапазон ультракоротких волн дополнительно делится на пять поддиапазонов.
Международным консультативным комитетом радиосвязи (МККР) утверждено следующее распределение радиоволн на диапазоны (таблица 1.)
Таблица 1.Диапазоны радиоволн
Ультракороткие волны (УКВ) отличаются от более длинных волн многими признаками и свойствами. Так, например, они распространяются преимущественно прямолинейно и почти не огибают природных и искусственных преград (гор, высоких строений), встречающихся на их пути. На распространение ультракоротких волн, в особенности дециметровых, сантиметровых и миллиметровых, существенное влияние оказывают рельеф местности, различные препятствия, а также метеорологические условия. Сантиметровые и миллиметровые волны сильно поглощаются атмосферными осадками (дождем, снегом) и газами атмосферы (кислородом, водяным паром), что приводит к быстрому ослаблению напряженности поля.
В настоящее время в диапазоне УКВ организовано как телевизионное вещание, так и высококачественное радиовещание, а также системы радиосвязи.
Для увеличения дальности передач на УКВ антенны поднимают над землей как можно выше.
В процессе организации связи, звукового и телевизионного вещания широко применяются радиосредства, обеспечивающие излучение и прием радиоволн.
Простейшая структурная схема линии радиосвязи приведена на рис. 1.
Рис.1. Схема радиоканала
Элементами схемы являются: радиопередатчик, фидер передающей антенны, передающая антенна, приемная антенна, фидер приемной антенны и радиоприемник.
Антенны можно классифицировать по различным признакам. На первый взгляд может показаться удобным разделить все антенны по характеру их использования на две группы: передающие и приемные. Однако между свойствами передающих и приемных антенн существует вполне определенная связь, следовательно, не имеет смысла изучать эти антенны раздельно. Можно также отметить, что на многих радиостанциях одна и та же антенна одновременно служит как для передачи, так и для приема.
Часто принято классифицировать антенны по диапазонам волн. Для коротких и более длинных волн характерным является применение антенн из проводов сравнительно небольшого поперечного сечения (линейных проводников). Для дециметровых и более коротких волн применяются антенны, у которых токи протекают по проводящим поверхностям, имеющим большие размеры по сравнению с длиной волны.
1. Назначение антенно-фидерного устройства
Фидер-линия передачи электромагнитных волн от генератора к антенне (в передающем режиме) или от антенны к приёмнику (в режиме приёма).
Во многих случаях практического использования радиотехнической аппаратуры антенна оказывается удаленной от передатчика или приемника на некоторое расстояние. На коротких и метровых волнах это расстояние часто оказывается значительным по сравнению с длиной волны. В таких случаях антенна соединяется с передатчиком или приемником посредством фидерной системы, состоящей из фидерной линии и переходного устройства между антенной и фидером.
Основные требования к фидеру сводятся к его электрогерметичности (отсутствию излучения энергии из фидера) и малым тепловым потерям. В зависимости от диапазона радиоволн применяют различные типы фидеров:
— двух или многопроводные воздушные фидеры
— волноводы прямоугольного, круглого или эллиптического сечений
— линии с поверхностной волной.
Требования, предъявляемые к антенне, различны в зависимости от назначения радиостанции. Так, например, в случае работы радиовещательной станции, обслуживающей определенный район, в центре которого она расположена, передающая антенна, как правило, должна создавать равномерное излучение во все стороны, т. е. должна быть не направленной в горизонтальной плоскости. С другой стороны, антенна, например, радиолокационной станции, должна концентрировать излучение в малом телесном угле, т. е. должна быть остронаправленной. К приемной антенне часто предъявляется также требование направленного действия, т. е. требование более эффективного, приема волн, приходящих с определенных направлений. Пространственная избирательность приемной антенны наряду с частотной избирательностью и применением специальных фильтров в радиоприемнике является действенным средством борьбы с внешними помехами, естественными и искусственными. Таким образом, наряду с требованием эффективного излучения или приема радиоволн к антенне предъявляется требование определенного распределения в пространстве потока мощности излучаемых волн.
Антенны часто классифицируются по диапазонам волн. Для коротких и более длинных волн характерным является применение антенн из проводов сравнительно небольшого поперечного сечения (линейных проводников). Для дециметровых и более коротких волн применяются антенны, у которых токи протекают по проводящим поверхностям, имеющим большие размеры по сравнению с длиной волны.
Все антенны удобно разделить на две большие группы:
— антенные решетки, элементами которых являются либо линейные, либо апертурные излучатели.
Характерным для линейных антенн является то, что распределение тока вдоль их оси мало зависит от конфигурации провода. Поэтому к линейным антеннам относятся не только прямолинейные антенны но также искривленные, изогнутые и свернутые провода и щели, если их поперечные размеры много меньше продольных и меньше длины волны, такие как:
— симметричные и несимметричные вибраторы и антенны,
— проволочные антенны бегущей волны (в том числе спиральные),
— тонкие щелевые антенны стоящих и бегущих волн.
— пирамидальная рупорная антенна,
— зеркальная параболическая антенна,
— открытые излучающие концы волноводов.
Симметричный вибратор (диполь Герца))
Симметричный вибратор ( рис.2 ) выполнен в виде тонкого проводника (электрический вибратор) или узкой длинной щели, прорезанной в металлическом экране (щелевой вибратор).
Рис.2 Симметричный вибратор
Вибраторы, в зависимости от длины плеча, бывают полуволновые и волновые; т.е. при длине плеча l, равной половине принимаемой (передаваемой) волны л- полуволновой, при l= л- волновой вибратор.
Сопротивление излучения полуволнового вибратора равно 73? Ом. Его кпд весьма высок (более 90%).
Вследствие своей большей протяженности волновой вибратор несколько эффективнее, чем полуволновый, и имеет большее усиление.
Так как вибратор представляет собой проводник, открытый на концах, то его можно рассматривать как открытый колебательный контур. Его резонансная частота определяется индуктивностью и емкостью вибратора, зависящей от его геометрических размеров.
Почти все антенны коротковолнового и ультракоротковолнового диапазонов представляют собой комбинации из полуволновых вибраторов.
Если фидер подключен к вибратору в его середине, такой излучатель носит название симметричного.
Полуволновые вибраторы могут быть соединены в виде шлейфа, при этом образуется петлевой вибратор (рис.3). Разновидностью простого петлевого вибратора является двойной петлевой вибратор (рис.4). Полоса пропускания петлевых вибраторов больше, чем у простого вибратора.
Рис.3 Петлевой вибратор
Рис.4 Двойной петлевой вибратор
2. Основные электрические параметры антенн
Каждая антенна как пассивное линейное устройство может работать:
В обоих режимах антенна характеризуется направленными, поляризационными свойствами и входным сопротивлением.
К основным характеристикам и параметрам, описывающим эти свойства, относятся:
— диаграмма направленности (ДН);
— коэффициент направленного действия (КНД);
— коэффициент усиления антенны (КУ);
— коэффициент полезного действия антенны (КПД);
— диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) антенны достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы.
Это диапазон частот, при которых антенна работает эффективно, обычно область центральной (резонансной) частоты. Зависит от типа антенны, ее геометрии.
Неравномерность АЧХ характеризует степень ее отклонения от прямой, параллельной оси частот, выражается в децибелах.
Входное сопротивление антенны.
Антенна является источником сигнала, который характеризуется электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним сопротивлением, которое называется входным сопротивлением антенны.
Величину входного сопротивления антенны необходимо знать для того, чтобы правильно согласовать антенну с фидером и приемником (передатчиком): только при этом условии на вход поступает наибольшая мощность. При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению фидера, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению приемника (передатчика). Входное сопротивление (импеданс) антенны редко когда бывает равным волновому сопротивлению фидерной линии. Для согласования применяют согласующие устройства.
Входное сопротивление антенны также зависит от объектов, находящихся вблизи антенны и влияющих на распределение поля в пространстве, что необходимо учитывать при установке антенны.
Зависимость входного сопротивления антенны от частоты носит название частотной характеристики: чем меньше меняется входное сопротивление антенны при изменении частоты, тем, шире полоса ее пропускания.
Диаграмма направленности приемной антенны.
— это график, который характеризует зависимость ЭДС, наведенной в антенне электромагнитным полем, от ориентации ее в пространстве.
Диаграмма направленности антенны дает графическое представление зависимости коэффициента усиления антенны или коэффициента направленного действия антенны от направления антенны в заданной плоскости. Строится диаграмма направленности в полярной, сферической (рис. 4) или в прямоугольной системах координат в двух характерных плоскостях (горизонтальной и вертикальной).
При повороте антенны в ту или другую сторону от нулевого направления на диаграмме откладываются величины, соответствующие отношению Е/Емах. Если возвести в квадрат относительные значения ЭДС, соответствующие различным направлениям поступления сигнала, то можно построить диаграмму направленности по мощности (рис.7).
Рис.7. Пример диаграммы направленности антенны в полярной системе координат
антенна диапазон радиоволна фидерный
Основным параметром диаграммы направленности является угол раствора (ширина) главного лепестка, в пределах которого мощность спадает до уровня 0,5 от максимальной.
По ширине главного лепестка судят о направленных свойствах антенны. Чем эта ширина меньше, тем больше направленность антенны.
В ряде случаев диаграмма строится в двух взаимно перпендикулярных Е и Н плоскостях. Полярная диаграмма показывает направление, в котором концентрируется энергия соответствующей составляющей. Пример полярной диаграммы направленности в Е-плоскости показан на рис. 8. По радиусу отложено значение амплитуды излучаемого поля, нормированное к значению амплитуды в главном максимуме.
Рис.8 Пример отображения полярной диаграммы направленности в Е- плоскости
Коэффициент направленного действия антенны.
—это число, показывающее во сколько раз мощность, поступающая на вход приемника при приеме на направленную антенну, больше мощности, которую можно получить при приеме на ненаправленную антенну (при той же напряженности поля).
Свойства направленности антенны характеризуются диаграммой направленности, рассмотренной выше (рис.5).
Коэффициент усиления антенны
— отношение мощности на входе эталонной антенны к мощности, подводимой к входу рассматриваемой антенны, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности.
Коэффициент усиления антенны показывает, во сколько раз необходимо увеличить мощность на входе антенны (выходную мощность передатчика) при замене данной антенны идеальной ненаправленной антенной, чтобы значение плотности потока мощности излучаемого антенной электромагнитного поля в точке наблюдения не изменилось. При этом предполагается, что коэффициент полезного действия (КПД) ненаправленной антенны равен единице.
Коэффициент усиления антенны является безразмерной величиной, может выражаться в децибелах (дБ).
Коэффициент полезного действия антенны
— это параметр, который характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к мощности, которая подводится к антенне от передатчика.
В силу принципа обратимости антенн коэффициент полезного действия приемной антенны оценивается тем КПД, который она будет иметь при использовании ее в качестве передающей.
Так как мощность принимаемых радиоволн очень мала, то КПД приемной антенны может быть невысоким, но не менее 10—15%.
При создании данной работы мной были изучены:
-назначение антенно-фидерных устройств;
-диапазон радиоволн, используемый в радиотехнике;
-основные параметры антенн.
Г.А. Ерохин, О.В. Чернов, Н.Д. Козырев, В.Д. Кочержевский «Антенно- фидерные устройства и распространение радиоволн»;
В.Ф. Власов «Курс радиотехники»- Москва1962
Подобные документы
Системы передачи информации с помощью радиотехнических и радиоэлектронных приборов. Понятие, классификация радиоволн, особенности их распространения и диапазон. Факторы, влияющие на дальность и качество радиоволн. Рефракция и интерференция радиоволн.
реферат [81,5 K], добавлен 27.03.2009
Амплитудная модуляция и приём сигналов. Структурная схема передатчика. Характеристики антенно-фидерных устройств. Мостовой балансный модулятор. Устойчивость работы транзисторных усилителей. Расчет фидерного устройства приемного тракта приемника.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 29.06.2012
практическая работа [150,7 K], добавлен 05.12.2010
Устройство, основные характеристики и параметры конструкций антенн, применяемые в железнодорожных радиостанциях. Разновидности симметричных и несимметричных вибраторов, способы их питания. Распространение тока и напряжения вдоль четвертьволнового штыря.
курсовая работа [558,3 K], добавлен 08.12.2013
Построение нормированной диаграммы направленности антенны в полярной системе координат. Последовательность решения с применением пакета программ Mathcad 14. Предельное расстояние, на котором земная станция будет принимать сигналы космического аппарата.
курсовая работа [900,8 K], добавлен 16.10.2014
Общая классификация радиоволн по диапазонам и областям применения. Диапазоны радиочастот и радиоволн, установленные международным регламентом радиосвязи. Механизмы и зоны распространения. Особенности распространения устройства декаметрового диапазона.
контрольная работа [29,1 K], добавлен 02.04.2014
Расширение сети радиовещания на метровых и дециметровых волнах, определение зон обслуживания станций и зон помех. Антенно-фидерные устройства для новых радиоканалов. Расчет параметров передающих антенн; анализ влияния прямоугольного проводящего экрана.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 03.03.2011
Построение сотовых систем мобильной и персональной связи. Структура радиосистем передачи. Распространение радиоволн в сотовых системах. Деление обслуживаемой территории на соты. Влияние Земли и атмосферы на распространение радиоволн. Базовая станция.
реферат [829,1 K], добавлен 19.05.2015
Проблема генерирования колебаний в субмиллиметровом диапазоне радиоволн. Ламповые и полупроводниковые генераторные приборы, резонансные устройства, волноводы; канализация энергии. Распространение, военные и гражданские применения радиотехнических систем.
дипломная работа [988,6 K], добавлен 13.01.2011
Получение гармонических колебаний. Параметры колебательного контура. Коды, используемые в радиосвязи. Амплитудная, частотная и фазовая модуляции. Передача непрерывных сигналов цифровым способом. Распространение радиоволн различных частотных диапазонов.
учебное пособие [1,2 M], добавлен 19.01.2012