Антенны (от лат. слова antenna —- мачта, рея) в передатчиках служат для преобразования радиочастотных электрических колебаний в энергию электромагнитного поля (радиоволн), в приемниках — для преобразования энергии радиоволн в токи радиочастоты.
Любую антенну можно использовать как для передачи, так и для приема, причем ее характеристики (диапазон частот, направленные свойства и др.) сохраняются.
Этим в значительной мере объясняется тот факт, что назначение антенны (приемная или передающая) ее условное обозначение обычно не отражает.
Антенна – непременная составная часть любой радиотехнической системы. Передающая антенна преобразует направляемые электромагнитные волны, движущиеся от генератора по фидерной линии к входу антенны, в расходящиеся электромагнитные волны свободного пространства. Приемная антенна, напротив, преобразует падающие на нее свободные волны в направляемые волны фидера, подводящие принятую мощность к входу приемника. Из назначения передающих и приемных антенн следует, что они относятся к классу взаимно обратимых преобразователей энергии. Важное значение имеет принцип обратимости антенн, согласно которому в большинстве практических случаев передающая антенна может использоваться для приема электромагнитных волн и наоборот.
Однако для хорошей работы такой антенны ее длина должна быть равна примерно четверти длины рабочей волны. В диапазонах коротких и ультракоротких волн, длина которых не превышает нескольких десятков метров, это требование выполнить легко, а вот на средних и тем более на длинных волнах — гораздо труднее, так как четверть длины волны в этих диапазонах достигает сотен метров.
Чтобы не строить дорогостоящие высотные сооружения, к верхнему концу вертикального провода (вибратора) присоединяют один или несколько горизонтальных проводов, действие которых заключается в кажущемся удлинении вибратора.
Антенны используются активно в телевещании, в радиосвязи, в спутниковой связи, мобильная телефонии.
Виды антенн
Симметричный вибратор (его условное графическое обозначение показано на рис. 1) обладает явно выраженными направленными свойствами. Лучше всего он принимает или излучает в плоскости, перпендикулярной его оси, хуже всего — в плоскостях, проходящих через нее. Поэтому такую. антенну (например, для приема телевидения) располагают таким образом, чтобы ее горизонтальные части (плечи) были перпендикулярны направлению на телецентр.
На практике часто требуется, чтобы антенна могла излучать или принимать радиоволны в достаточно широкой полосе частот. Достигают этого ис пользованием в качестве плеч вибратора нескольких параллельных проводни ков, соединенных концами.
Антенны такой конструкции, известные под названием диполя Надененко, нашли широкое применение в коротковолновой связи. С той же целью (расширение диапазона частот) телевизионные антенны часто изготовляют из отрезков толстых трубок или применяют сложные вибраторы, например петлевые.
МУЛЬТИПЛИКАТИВНАЯ АНТЕННА - мультипликативными называют антенны, сигналы отдельных каналов которых подвергаются как линейным, так и нелинейным операциям (умножению, возведению в степень и пр.).
НАПРАВЛЕННОСТЬ - свойство, заключающееся в наличии некоторой пространственной избирательности, т. е. способности излучать (принимать) волны в одних направлениях в большей степени, чем в других. Направленность антенны характеризуется коэффициентом направленного действия (коэффициентом осевой концентрации).
ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ АНТЕННА - параметрическими называют антенны, пространственная избирательность которых образуется интерференцией колебаний разностной частоты, возникающей при нелинейном взаимодействии акустических волн, излученных антеннами накачки. Параметрическую антенну можно представить в виде объемной, состоящей из вторичных источников, образованных взаимодействием первичных волн накачки. Объем взаимодействия определяется объемом, в котором существуют волны накачки.
ПОВЕРХНОСТНАЯ АНТЕННА - поверхностной называют непрерывную или дискретную антенну, два или три размера активной поверхности которой больше длины волны. Поверхностные антенны бывают плоскими, цилиндрическими, сферическими, конформными (повторяющими конфигурацию носителя) и др.
ПОМЕХОУСТОЙЧИВОСТЬ АНТЕННЫ - способность антенны в силу ее пространственной избирательности выделять сигнал на фоне помех. Помехоустойчивость характеризуется величиной коэффициента концентрации.
ХАРАКТЕРИСТИКА НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕННЫ - один из важнейших параметров антенны, определяющий ее пространственную избирательность.
Характеристикой направленности (ХН) излучающей антенны называют отношение давления, развиваемого антенной в дальнем поле на одном и том же расстоянии r от центра антенны в произвольном направлении вектора , соответствующем углам и, ц к давлению, развиваемому этой же антенной в некотором фиксированном направлении , соответствующем углам и0, ц0.
ХН приемной антенны называют отношение электрических напряжений, развиваемых на сумматоре под действием звукового давления, от излучателя в дальнем поле, при установке приемной антенны в произвольном и фиксированном направлениях. Обычно направление совпадает с направлением максимального излучения или приема антенны.
ХН антенны - величина комплексная. Модуль ее называют амплитудной ХН, а аргумент - фазовой. Физической причиной направленности антенн является интерференция звукового давления, излучаемого преобразователями антенны, в случае приема - интерференция электрических напряжений от преобразователей на сумматоре.
Сечение ХН некоторой плоскостью (обычно горизонтальной или вертикальной) может быть представлено в полярной или декартовой системах координат. ХН обычно описывают шириной главного максимума и уровнями добавочных максимумов, которые зависят от волновых размеров преобразователей, расстояния между их центрами и вида амплитудно-фазового распределения колебательных скоростей излучателей и электрических напряжений приемников. Обычно ХН одной и той же антенны в режимах излучения и приема одинаковы, если амплитудно-фазовые распределения и механические сопротивления не меняются при переходе из одного режима в другой. Направленность антенн зависит от характеристик преобразователей, их количества и взаимного расположения. При графическом изображении часто используют равнозначный термин «диаграмма направленности». Функция в геометрическом смысле представляет собой некоторую поверхность, называемую пространственной характеристикой направленности. Направление максимального значения называют акустической осью антенны.
