23 Основные типы излучателей. Плоскостные излучатели
Микрополосковые антенны способны излучать энергию с линейной, круговой и эллиптической поляризацией, допускают удобные конструктивные решения для обеспечения работы в двух- или многочастотных режимах, легко позволяют объединить многие ЭИ в ФАР и разместить их на поверхностях сложной формы. Кроме того, МПА обладают высокими аэродинамическими, механическими и температурными характеристиками.
В настоящее время применяется большое число типов элементарных излучателей полосковой конструкции и антенных структур на основе объединения однотипных и разнотипных элементарных излучателей (ЭИ) в единой антенной системе. Трудность классификации ЭИ МПА состоит в том, что часто и в самом ЭИ используется объединение различных функциональных элементов, конструктивно составляющих единое целое с собственно излучателем (фидер, согласующие и симметрирующие устройства и т. п.).
Для примера на рис. 1 представлены канонические формы ЭИ МПА. Разнообразие форм свидетельствует о больших сложностях теоретического анализа таких электродинамических структур. Переход от канонических форм ЭИ к усложненным геометрическим формам позволяет одновременно решить задачи согласования активной и компенсации реактивной компонент входного сопротивления ЭИ, обеспечения необходимой поляризации излучения, удобства сочетания ЭИ в антенную решетку (АР) и многие другие. Кроме того, необходимо учитывать, что переход к объемным ИС представляет для МПА целый ряд интересных возможностей использования третьего измерения.
Рисунок 1 – Канонические формы элементарных полосковых излучателей
Показанные на рис. 1 ЭИ являются слабонаправленными излучающими устройствами. Так, например, стандартный прямоугольный ЭИ (рис. 1, а, б) в Е - плоскости имеет диаграмму направленности (ДН) решетки из двух линейных излучателей, ширина которой по уровню половинной мощности для полуволнового вибратора равна приблизительно 100°, а для более сложного, в конструктивном плане, четвертьволнового вибратора — 140 ... 150°. В Н - плоскости прямоугольный ЭИ обеспечивает практически ненаправленное излучение. Для создания узких ДН из ЭИ формируется АР.
24 Расчет основных характеристик антенн
К основным характеристикам и параметрам приёмных и передающих антенн относятся:
полоса пропускания
поляризация
входной импеданс
коэффициент стоячей волны
диаграмма направленности
коэффициент направленного действия
коэффициент усиления антенны
коэффициент полезного действия антенны
шумовая температура антенны
Полоса пропускания антенны
Ширина полосы пропускания - это область рабочих частот антенны, где уровень принимаемого или излучаемого антенной сигнала находится в пределах 0.7 от максимальной амплитуды сигнала, а мощность в пределах 0.5 от максимальной мощности сигнала. Ширина полосы пропускания измеряется в единицах частоты (например, в кГц). С шириной полосы пропускания антенны непосредственно связана неравномерность амплитудно-частотной характеристики антенны (АЧХ). Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот и измеряется в децибелах. Чем лучше рассчитана и выполнена антенна, тем равномерней её АЧХ. Приёмные телевизионные антенны, в основном, широкополосные. Диапазонные телевизионные антенны 1-го, 2-го метровых и дециметрового диапазонов охватывают полосу частот от 48.5 МГц до 862 МГц. От неравномерности АЧХ антенны сильно зависит качество приёма: при значительной неравномерности АЧХ отдельные телевизионные каналы будут приниматься антенной со значительным ослаблением, если их частота совпадет с провалами АХЧ антенны, что особенно заметно при удалённом приёме сигналов с телецентра. Неравномерность АЧХ приёмного и передающего тракта зависит не только от качества самой антенны, но и от качества её согласования с фидером (кабелем) и качества самого фидера (кабеля). У цифрового сигнала неравномерность АЧХ искажает форму принимаемого и передаваемого сигнала.