Антенны и их назначение.

Классификация антенн.

Условное деление:

а) передающие

б) приемные

По диапазону волн:

а) антенны метровых волн

б) антенны более длинных волн

в) СВЧ-антенны

Такая классификация имеет недостаток: одна и та же антенна может использоваться в различных частотных диапазонах.

Рис. 4. Симметричный вибратор (диполь)

Симметричный вибратор может использоваться, как в метровом диапазоне, так и в ДМ, и в СМ диапазоне.

Наиболее целесообразно делить антенны по типу излучающих элементов антенны. Выделяют три группы:

1. антенны с линейными токами – линейные антенны.

d << l

d << 

2. апертурные антенны

3. антенны поверхностных волн

Линейные антенны делятся на:

– открытые симметричные вибраторы (одинаковые потенциалы, но разные по знаку относительно земли)

– нулевой потенциал земля (противовес)

– замкнутые – рамочные (используются в радио навигации (ДВ, СВ, КВ)

Апертурные антенны – это такие антенны, излучение у которых происходит через раскрыв – апертуру. Используются, как правило, в СВЧ-диапазоне. Существенно отличаются от линейных антенн, как по принципу действия, так и по анализу и по конструкции.

К ним относятся:

• рупорные

• линзовые

• зеркальные

Размеры апертуры >> – ДН остронаправленная, то есть узкая.

Как правило, в раскрыве амплитудное распределение – синфазное. Поле в раскрыве характеризуется двумя параметрами: амплитудным распределением и фазовым распределением.

Рис. 5. Рупорная антенна

Апертура поля в ней , где – функция распределения амплитуду в раскрыве, – функция распределения фазы в раскрыве

Эти антенны применяются в самых различных радиотехнических устройствах: РЛС, РР линии, телевидение, системы наведения и слежения за ЛА и т.д.

Антенны поверхностных волн – возбуждаются бегущими электромагнитными волнами, распространяющимися вдоль антенн, и излучающими преимущественно вдоль распространения.

Рис. 6. Поперечное сечение стержневой диэлектрической антенны

Рис.7. Плоскостная прямоугольная антенна с системой прямоугольных канавок

Основные параметры антенн.

Существует две группы:

1-ая группа связана с наличием энергии токов СВЧ

2-ая группа связана с излучением электромагнитных волн

Распространение радиоволн

Распространение радиоволн, явление переноса энергии электромагнитных колебаний в диапазоне радиочастот. Разные аспекты этого явления изучаются различными техническими дисциплинами, являющимися разделами радиотехники.

Наиболее общие вопросы и задачи рассматривает радиофизика. Распространение радиоволн в специальных технических объектах таких, как кабели, волноводы антенны, рассматривают специалисты по прикладной электродинамике, или специалисты по технике антенн и  фидеров.

Техническая дисциплина распространение радиоволн рассматривает только те задачи радиоизлучения, которые связаны с распространением радиоволн в естественных средах, то есть влияние на радиоволны поверхности Земли, атмосферы и околоземного пространства, распространение радиоволн в природных водоемах, а также в техногенных ландшафтах.

Основные направления изучения

Радиоизлучение охватывает очень широкий диапазон частот. Физические эффекты и наблюдаемые явления в различных диапазонах радиоволн могут отличаться не только количественно, но и качественно, поэтому направления исследований в этой науке распадаются на отдельные ветви, соответствующие в целом классификации радиоволн по диапазонам. Основные физические эффекты и изучаемые явления:

– влияние поверхности Земли на излучаемые волны, формирование волн, связанных с Земной поверхностью;

– отражение волн от различных объектов как природных, так и искусственных, расположенных на поверхности Земли и многолучевое формирование итогового сигнала;

– ослабление мощности радиоволн из-за их поглощения дождем, снегом, пылью;

– отражение радиоволн от дождя, снега, пыли, стай птиц;

– искривление путей распространения радиоволн из-за неоднородности слоев атмосферы.

Основные результаты теории, используемые специалистами смежных областей:

– оценка потерь мощности сигнала при распространении радиоволн, необходимая для оценки дальности действия любой радиотехнической системы;

– многолучевое распространение радиоволн из-за постоянного изменения соотношении приводит к колебаниям мощности принимаемого сигнала, замираниям. Специалисты по теории связи изучают статистику этих замираний, конструируют аппаратуру и используют методы кодирования, адаптированные к характеру замираний;

– отражение радиоволн от разных объектов, представляет существенную помеху радиолокационным станциям, создавая ложные цели;

– искривление линии распространения радиоволн в неоднородной атмосфере ведет к ошибкам измерения координат в радиолокации и радионавигации;

– определение пространственного сектора доступности радиосредств (зона радиовидимости).