Общая теория антенн

Тема: «Антенны».

 

Презентация  разработана 

Студентами  гр.РиБ-410:

Барановым  А.,

Бриль П.

Андреевым  М.

Антенна

 

• Антенна является неотъемлемой составной частью любого радио-технического устройства, которое предназначено для передачи или приёма информации с помощью радиоволн через окружающее пространство

Классификация  антенн:

 

1. По функциональному назначению:

• - приёмные;
• - передающие;
• - приёмо-передающие.

2. По конструкции  и принципу действия:

• - линейные;
• - апертурные;
• - антенные решётки.

3. По поляризации:

• - антенны с линейной поляризацией;
• - антенны с вращающейся поляризацией.

4. По полосе пропускания:

• - узкополосные;
• - широкополосные;
• - широкодиапазонные

5. По диапазону рабочих частот антенны

• 1. Антенны сверхдлинных и длинных волн (от 3 до 300 кГц).
• 2. Антенны средних волн (от 300 кГц до 3 МГц).
• 3. Антенны коротких волн (от 3 до 30 МГц).
• 4. Антенны метровых волн (от 30 до 300 МГц).
• 5. Антенны сверхвысоких частот, в том числе:
• a). Антенны дециметровых волн (от 300 МГц до 3 ГГц).
• b). Антенны сантиметровых волн (от 3 до 30 ГГц).
• c). Антенны миллиметровых волн (от 30 до 300 ГГц).

6. По направленным  свойствам:

• - ненаправленные;
• - узконаправленные.

7. По месту установки:

• - наземные (стационарные);
• - бортовые (подвижные).

8. По назначению радиотехнических  устройств:

• - связные;
• - навигационные;
• - радиолокационные и т.д.

Характеристики  антенн

 

• Электромагнитное излучение, создаваемое антенной, обладает свойствами направленности и поляризации. Антенна как двухполюсник обладает входным сопротивлением (импедансом). Лишь часть энергии источника антенна преобразует в электромагнитную волну, остальная расходуется в виде тепловых потерь. Для количественной оценки перечисленных и ряда других свойств антенна описывается набором электрических характеристик и параметров, в частности:

Полевые характеристики 

Характеристики  со стороны линии питания

 

• тип линии питания, номинальное входное сопротивление антенны
• резонансная частота, рабочая полоса частот (по качеству согласования)
• входной импеданс антенны и коэффициент стоячей волны (КСВ) в линии питания
• максимальная допустимая мощность на входе антенны

 
 
 
 
Передаточные характеристики

 

• коэффициент полезного действия (КПД)
• действующая высота
• векторная импульсная характеристика, векторная передаточная характеристика

 

 

 

Шумовая температура  антенны

 

(ЭИИМ) (характеристика системы антенна + радиопередатчик)

 

Конструктивные  характеристики

 

• масса, координаты центра масс, момент инерции
• габаритные размеры, максимальный радиус разворота
• парусность (ветровая нагрузка)
• объект установки, способ крепления
• применённые материалы
• Ряд электрических характеристик антенн как взаимных устройств (пассивных линейных многополюсников) в режиме передачи и в режиме приёма совпадает, в том числе: ДН (КНД, КУ, УБЛ) и входной импеданс. Например, ДН антенны в режиме приёма и в режиме передачи совпадают.

 

Основные типы  антенн

 

• Зеркальные антенны
• Линзовые антенны
• Антенны бегущей волны
• Диэлектрические стержневые антенны
• Спиральные антенны
• Импедансные антенны
• Антенны вытекающей волны
• Фазированные антенные решетки (ФАР)
• Пассивные(с одним передающим/приемным устройством на антенну)
• активные(с одним передающим/приемным устройством на каждый модуль антенны)
• Спутниковые антенны
• Офсетные антенны
• Прямофокусные антенны

• Штыревые антенны:
• Простой штырь
• Наклонный штырь
• Антенны зенитного излучения
• Диполи : Горизонтальный диполь и Наклонный диполь
• Апертурные антенны
• Логарифмические периодические (логопериодические) антенны
• Антенны волнового канала
• Рупорные антенны
• Щелевые антенны

 

 
 
 
 
 
Зеркальная Антенна

 

• работает на основе явления отражения электромагнитной волны от металлических поверхностей (зеркал); применяется для фокусирования энергии волны (создания острой диаграммы направленности).Известны параболические (одно- и двух зеркальные), перископические и др.зеркальные антенны.

 

Рупорная антенна

 

• Рупорная антенна представляет собой участок волновода переменного (расширяющегося) сечения с открытым излучающим концом. Как правило, рупорную антенну возбуждают волноводом, присоединенным к узкому концу рупора. По форме рупора различают E-секториальные, H-секториальные, пирамидальные и конические рупорные антенны.

Применение  Рупорных антенн

 

• Рупорные антенны применяют как самостоятельно, так и в качестве облучателей зеркальных и других антенн. Рупорную антенну, конструктивно совмещенную с параболическим отражателем, часто называют рупорно-параболической антенной. Рупорные антенны с небольшим усилением из-за удачного набора свойств и хорошей повторяемости часто используются в качестве измерительных.

 

Волновой канал

 

• Антенна «волновой канал», известная также как антенна Уда-Яги, или антенна Яги, это антенна, состоящая из расположенных вдоль линии излучения параллельно друг другу активного и нескольких пассивных вибраторов. Волновой канал относится к классу антенн бегущей волны. В советской литературе применялось название «волновой канал», оно и осталось распространенным в русскоязычной литературе, в англоязычной литературе используют названия по именам изобретателей.

 

Применение  Волновой канал

 

• Антенны «волновой канал» широко применяются в качестве приемных телевизионных, в качестве приемных и передающих в системах беспроводной передачи данных, в радиолюбительской связи, в прочих системах связи, в радиолокации. Широкому их распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют на диапазонах, начиная с коротких волн, в диапазонах метровых и дециметровых волн и на более высоких частотах, на СВЧ-диапазона

 

Спиральная  антенна

 

• Спира́льная антенна — диапазонная антенна бегущей волны, основным элементом которой является проводник в форме винтовой линии или спирали. Характерной особенностью спиральных антенн является их высокое входное сопротивление, позволяющее в ряде случаев без использования дополнительных согласующих трансформаторов привести его к 50 омам для передачи по обычному коаксиальному кабелю. Применяется, как правило, для приёма и передачи на высоких частотах.

Спутниковая  антенна

 

• Спутниковая антенна — зеркальная антенна для приёма (или передачи) сигнала с искусственного спутника земли.

    Самыми распространёнными  спутниковыми антеннами являются  параболические антенны (их обычно  и называют спутниковыми). Спутниковые  антенны имеют различные типы  и размеры. Наиболее часто в  мире подобные антенны используются  для приёма и передачи программ  спутникового телевидения и радио, а также соединения с Интернетом.

 

Логопериодическая  антенна

 

• Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.
• Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент. 
  Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих. 
  

Диаграмма направленности следующая:

 

Применение  логопериодической антенны

 

• Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.

Распространение  сигнала

 

• При огибании поверхности Земли путь распространения сигнала в той или иной степени повторяет контур планеты. Передача может производиться на значительные расстояния. Данный эффект имеет место для частот до 2 МГц. Рассеяние электромагнитных волн указанного диапазона в атмосфере происходит таким образом, что в верхние атмосферные слои эти волны не попадают.
• Если частота радиосигнала превышает 30 МГц, то огибание им земной поверхности и отражение от верхних слоев атмосферы становятся невозможными. При связи через спутник сигнал с частотой свыше 30 МГц не будет отражаться ионосферой. Такой сигнал может передаваться от наземной станции к спутнику и обратно при условии, что спутник не находится за пределами горизонта. При наземной связи передающая и принимающая антенны должны находиться в пределах эффективной линии прямой видимости.