8. Назначение и классификация антенн.

Важнейший вопрос организации бесперебойно действующей высококачественной радиосвязи – это выбор рабочей волны (частоты) и антенны для конкретных условий местности, времени года и географического местоположения. Особенно важно это при использовании подвижных радиостанций, передатчики которых имеют ограниченные возможности регулировки мощности.

При эксплуатации таких радиостанций улучшить технические данные передатчика или приемника невозможно, тогда как выбор антенны и рабочей частоты и правильное их использование могут оказать решающее влияние на радиосвязь.

Рассмотрим, какую роль играет антенна в линии радиосвязи.

Любая линия радиосвязи, кроме передатчика и приемника, имеет антенны, связанные между собой электромагнитными волнами (радиоволнами), распространяющими в окружающей среде.

Передающая антенна питается высокочастотным током от генератора передатчика. Этот ток, протекающий по проводам антенны, является источником электромагнитного поля, которое создается вокруг антенны и распространяется от нее в виде электромагнитных волн со скоростью 300000 км/св окружающее пространство. Другими словами, передающая антенна преобразует энергию высокочастотного тока в энергию электромагнитного поля.

В приемной антенне, находящейся в электромагнитном поле, созданном передающей антенной, под действием изменений этого поля возникает высокочастотный ток. Следовательно, приемная антенна преобразует энергию электромагнитного поля в энергию электрического тока той же частоты.

Антенна – это радиотехническое устройство, предназначенное для преобразования электромагнитных колебаний высокой частоты в электромагнитные волны и излучение ее в свободное пространство на передачу и наоборот на прием.

Антенны можно классифицировать по функциональному назначению, рабочему диапазону волн, по виду распространения электромагнитных волн (ЭМВ), направленности действия и способу питания.

По функциональному назначению антенны делятся на передающие, приемные и приемо-передающие.

По рабочему диапазону волн антенны делятся на антенны длинных, средних, коротких и ультракоротких волн.

По виду распространения ЭМВ антенны можно разделить на антенны для связи земной или ионосферной волной.

По направленности излучения или приема антенны можно разделить на антенны кругового (равномерного) излучения вдоль земли, направленного излучения вдоль земли, зенитного излучения и комбинированного излучения (в зенит и вдоль земли).

По способу питания антенны делятся на симметричные и несимметричные, с фидерным или непосредственным питанием.

9.Основные характеристики антенн

Основными характеристиками, или параметрами, антенн являются:

• входное сопротивление;

• коэффициент полезного действия (КПД);

• диаграмма направленности.

Входное сопротивление антенны

Входным сопротивлением антенны называется полное сопротивление, которое равно отношению напряжения на клеммах антенны к току на клеммах:

Входное сопротивление антенны зависит от ее длины, формы, от расположения клемм, к которым подводится линия от генератора.

Коэффициент полезного действия антенны

Антенна – преобразователь энергии, поэтому одной из важнейших составляющих ее характеристик является КПД.

КПД антенны называют отношение излучаемой мощности к общей мощности, отдаваемой передатчиком в антенну:

При преобразовании энергии высокочастотного тока в энергию излучаемых электромагнитных волн неизбежны тепловые потери в проводниках антенны, органах настройки, противовесе, а также в почве, в которую проникает электромагнитное поле, поэтому антенна излучает только часть энергии, передаваемую от передатчика.

На практике желательно иметь антенну минимальных размеров и с наименьшими потерями. Обычно в диапазоне коротких волн КПД составляет 90-95 %, а УКВ – около 100 % при условии выбора наиболее рациональных конструкций антенн.

Для повышения КПД типовых антенн нужно принимать следующие меры:

• в переносных радиостанциях поднимать упаковку радиостанции над землей, тщательно изолируя корпус от земли; в полевых условиях радиостанцию можно устанавливать на деревянных ящиках, дровах, сухих пнях и т.п.;

• противовес развертывать в точном соответствии с инструкцией, хорошо изолируя его; уменьшение высоты противовеса значительно снижает КПД антенны.

Кроме того, при развертывании и эксплуатации антенн надо соблюдать следующие правила:

• применять для антенны и противовеса только медные провода;

• использовать только исправные изоляторы, очищенные от пыли и грязи;

• контакты и сочленения должны быть чистыми;

• не допускать изломов и крутых изгибов проводов антенн и вводов;

• следить за тем, чтобы провода антенны и вводы не касались металлических предметов, мокрых листьев деревьев и других проводящих предметов.

Диаграмма направленности антенны

Всякая антенна обладает направленностью действия: в одних направлениях она излучает и принимает радиоволны лучше, а в других хуже либо вовсе не излучает и не принимает.

Для организации радиосвязи и правильного использования радиостанций очень важно отчетливо знать свойства направленного действия антенны. Направленность действия характеризуется диаграммами направленности.

Диаграммой направленности называется кривая, показывающая зависимость относительных значений напряженности поля или излучаемой мощности, создаваемой антенной в равноудаленных от нее точках, от угловых координат, определяющих направление на эти точки.

На практике чаще судят о направленных свойствах антенн по диаграммам направленности, построенным в одной из плоскостей – горизонтальной или вертикальной. Диаграмма направленности в горизонтальной плоскости показывает, какая доля максимальной мощности излучается в данном направлении в зависимости от азимута (рисунок 8).

Рисунок 8. Диаграмма направленности антенны в горизонтальной плоскости

Диаграмма направленности в вертикальной плоскости показывает, какая доля максимальной мощности излучается в данном направлении в зависимости от угла места (рисунок 9)

Рисунок 9. Диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости

Диаграммы направленности часто имеют лепестковую форму. Лепесток, соответствующий максимальному излучению, называют главным, а все остальные – боковыми.

Диаграмма направленности наглядно показывает относительное распределение поля или мощности по отдельным направлениям.