Метално съоръжение за излъчване и приемане на радиовълни. From Wikipedia, the free encyclopedia
Антената е радиотехническо устройство за преобразуване на електромагнитни вълни в електрически ток и обратно, което се използва за предаване и приемане на сигнали. Формата, размерите и конструкцията на антените са разнообразни и зависят от дължината на вълната на излъчваните и приеманите сигнали и от предназначението на антената. Най-общо антената може да е изпълнена като отрязък от метален проводник или комбинация от такива проводници, метални рупори, отразяващи метални огледала с различна форма, вълноводи с метални стени и коаксиални линии, в които са изрязани процепи и други.
Тази статия е за радиотехническото устройство.За анатомичния орган вижте антена (биология).
Ако антената се постави в електромагнитно поле, то индуцира между контактите ѝ електродвижеща сила и в нея протича променлив ток. Затова в най-общия случай антената е пасивно устройство. Всяка пасивна антена може да работи в режими на предаване и приемане, в които има едни и същи характеристики и параметри. Ако към нея непосредствено е включено активно устройство като елемент на предавател или приемник, получава се активна антена, която е само предавателна или приемна и няма обратими свойства.[1]
Антената се характеризира с насочени, фазови и поляризационни свойства. В съответствие с това основните характеристики на антените са:[1]
Характеристика на насоченост (ХН). Това е функция , която определя изменението на амплитудата на напрегнатостта на полето, създавано от антената, в равно отдалечени точки от излъчвателя във всички посоки φ и θ, т. е. по повърхността на сфера с център излъчвателя. Тъй като на различно разстояние от излъчвателя (различен радиус на сферата) амплитудата на полето е различна, използва се нормирана ХН – всички стойности на измереното поле се разделят на максималната. Така стойностите на нормираната ХН не надвишават единица
Графичното изображение на ХН се нарича диаграма на насоченост (ДН). В пространството тя представлява тримерно изображение. Двете взаимно перпендикулярни сечения на това пространствено тяло представляват ДН в хоризонтална и вертикална равнина – и . Те могат да се изобразяват:
в полярна координатна система: ъгъл, определящ посоката на наблюдение φ или θ и радиус-вектор, определящ амплитудата на полето или мощността в тази посока;
в правоъгълна координатна система: – по абцисната ос – ъгълът, определящ посоката на наблюдение, а по ординатната (в линеен или логаритмичен мащаб) – амплитудата на полето или мощността в тази посока.
Видове ДН – тороидална, игловидна, ветрилообразна (веерна), със специален профил (косекансна)
Фазова характеристика (съответно фазова диаграма)
Поляризационна характеристика ПХ (съответно поляризационна диаграма ПД). Това е характеристиката, която показва закона на изменение големината и посоката на вектора на напрегнатостта на електрическото поле Е за един период на електромагнитното колебание.
Антените се класифицират по различни признаци – принцип на действие, режим на работа, конструкция, материал, състав, насоченост, честотен обхват, поляризация, начин на захранване, вид монтаж.[1][2]
Ненасочени антени (точкова, изотропна антена) – D = 1
слабонасочени 1 < D < 10
среднонасочени 10 < D < 100
силнонасочени (остронасочени) антени D > 100
Според начин на захранване
Активни антени
Пасивни антени
Изчислението на антените е сложен процес, който е елемент от проектирането. Включва изчисляване на конструктивните и електрическите параметри и на характеристиките на антените. Извършва се по частни методики за отделните видове антени.[5][6]
Ориентировъчно дължините на вибраторните антени (диполи) са близки до кратни стойности на дължината на вълната, например несиметричен четвъртвълнов вибратор (L=λ/4), симетричен полувълнов вибратор (L=λ/2), вълнов вибратор (L=λ) и т.н. Кратните стойности могат да се умножат с определени коефициенти за получаване на резонансни дължини (при които входното съпротивление е чисто активно). Следователно антенните излъчватели (вибратори, процепи, спирали, рупори) с по-големи размери са предназначени за по-големи дължини на вълната (по-ниски честоти), а тези с по-малки размери – за по-малки дължини на вълната (по-високи честоти). Класическият сгънат дипол не е наполовина на размери на обикновен дипол и в действителност е идентичен по дължина. Физическото решение е, че сгънатият дипол се състои и от втори дипол с второстепенно използване на проводника над него. Разстоянието между проводниците трябва да бъде минимално, за да остане във фаза разделената секция и последователността на вторичния проводник.
Сложните конструкции на антени се изчисляват чрез техни заместващи схеми – еквивалентни схеми. Те представляват нискочестотни аналози на антените, в които техните елементите се заменят със съответните импеданси, капацитети и индуктивности.
Изследването на антените обхваща експериментално определяне на:
характеристиките на антените (изследване на ХН и построяване на ДН, изследване на ПХ и построяване на ПД;
параметрите на антените (коефициент на усилване, входно съпротивление, честотна лента на пропускане и др.)
Антенната система на РЛС ASR-9 с основен радар (огледална параболична антена) и запитвач (правоъгълна антена, отгоре) за определяне на принадлежност и височина
Вертикален четвъртвълнов вибратор за VHF с 3 заземени проводника за увеличаване на излъчената мощност в хоризонтална посока, наклонени за увеличаване на Zвх до 50 ома.
Многоелементна пространствена антенна система „Дрехстанд“ в Науен, Холандия, изградена през 1964 година.
Фазирана антенна решетка на радара за защита от балистични ракети AN/TPS-59(V)3, използван от американския морски корпус в Афганистан
Активни диполи на фазирана антенна решетка на нискочестотния Гигантски Украински РадиоТелескоп (ГУРТ) в Харковска област, Украйна
Многолентова ротационна, насочена антена, използвана за радиолюбителски цели
Комуникационна кула с антени за микровълнови релейни връзки на връх Фрейзър в планината Сан Емиджо, окръг Вентура, Калифорния
Огледални, вибраторни и директорни антени на обща кула
Огледални, директорни и вибраторни антени на частни фирми на връх Вулкан
Параболични микровълнови антени в телекомуникационна кула на Уилс Хил, Уага Уага, Нов Южен Уелс, Австралия
Цилиндричните форми на последните 4 снимки са метални обвивки около параболичните рефлектори. Те защитават антената от сигнали, идващи от странични посоки. Това позволява на антените, разположени близо една до друга, да използват еднакви микровълнови честоти, без да си пречат. Антените имат тънки пластмасови листове над отворите им, за предпазване от валежи.
Г. З. Айзенберг, С. П. Белоусов, Э. М. Жубенко и др. Коротковолновые антенны / Под ред. Г. З. Айзенберга. М: Радио и связь, 1985. С. 312 – 343. С. 224 – 263