Антенны арэо. основные типы антенн используемых в бортовой радиоаппаратуре

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. Само расположение символа антенны на схеме однозначно определяет ее функцию (напомним, что развитие схемы, как правило, происходит слева направо).

Общее обозначение антенны (см. рис. 2 и 19,ж) применяют в тех случаях, когда нужно показать несимметричную антенну, т. е. антенну, соединяемую с передатчиком или приемником одним проводом (вторым проводам служит земля). Такие антенны используют в диапазонах длинных, средних и коротких воли. В ультракоротковолновом диапазоне, а также в коротковолновом применяют симметричные антенны, т. е. антенны с двухпроводным выходом (или входом). Общее обозначение симметричной антенны отличается от указанных наличием двух выводов (рис. 154,а).

Назначение и особенности антенны в самом общем виде показывают знаками направления распространения потока электромагнитной энергии. Символы приемной, передающей и приемно-передающей антенны, построенные с применением этих знаков, показаны на рис. 40,в-д.

Стандарт ЕСКД предусматривает специальные знаки для указания таких особенностей антенн, как ширина и характер движения (вращение, качание) главного лепестка диаграммы направленности, тип поляризации, направленность по азимуту и высоте и т. д. В качестве примеров использования таких знаков на рис. 154 показаны условные обозначения вращающейся антенны (б) и антенн с горизонтальной (в) и вертикальной (г) поляризацией.

Для повышения эффективности несимметричных передающих и приемных антенн используют заземление (в простейшем случае - это металлический лист или труба, зарытые на глубину почвенных вод). На схемах заземление изображают тремя короткими штрихами, вписанными в прямой угол (рис. 155,а). Иногда вместо заземления применяют противовес - большое число проводов, натянутых над поверхностью земли на небольшой высоте. Такое устройство обозначают двумя параллельными линиями разной длины, большая из которых символизирует землю (рис. 155,6).

Рассмотренные условные обозначения построены функциональным методом. Другими словами, за их основу взят общий символ антенны, а характеристики выражены вспомогательными знаками. В радиотехнике такие обозначения применяют в основном в структурных и функциональных схемах, т. е. на первых этапах разработки прибора, когда характеристики антенны определены, а конкретный тип ее еще не выбран.

В принципиальных схемах чаще используют условные графические обозначения, напоминающие предельно упрощенные рисунки конкретных разновидностей антенн. Так, простейшую антенну - несимметричный вибратор (вертикальный провод, штырь) изображают отрезком вертикальной утолщенной линии (рис. 156). Подобные антенны применяют в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн. 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 нес-

кольких 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. На схемах Г-образную и Т-образную антенны обозначают символами, наглядно передающими их характерные особенности (рис. 157,а, б).

У рассмотренных несимметричных вибраторов излучателем (приемником) радиоволн служит вертикальная часть. В диапазонах же коротких и ультракоротких волн в силу особенностей их распространения обычно применяют антенны, у которых рабочими являются горизонтальные части. Простейшей антенной в эдах диапазонах является симметричный вибратор, представляющий собой два изолированных горизонтальных проводника одинаковой длины, между которыми подключена двухпроводная линия, соединяющая антенну с приемником или передатчиком. Эту линию связи называют фидером (от англ. feeder - питатель). Общая длина вибратора обычно равна примерно половине длины рабочей волны. «

же 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 провод,ни 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.

Петлевой вибратор представляет собой два полуволновых вибратора, соединенных концами. Эта особенность конструкции петлевого вибратора нашла отражение и в его условном обозначении (рис. 159).

Важным условием хорошей работы антенны является согласование ее входного сопротивления с волновым сопротивлением фидера , так как только в этом случае она может излучать или принимать наибольшую мощность. Для согласования антенн с фидером используют специальные устройства в виде отрезков двухпроводных линий или применяют так называемое шунтовое питание вибраторов.

Симметричный вибратор шунтового питания представляет собой сплошной проводник длиной, также равной половине длины волиы. Фидер подключают к нему в двух точках, расположенных симметрично относительно его середины. Изменяя места подключения фидера к вибратору, можно добиться равенству входного сопротивления антенны волновому сопротивлению фидера, т. е. согласования. Точно так же согласовывают с фидером и петлевые вибраторы шунтового питания. Условное обозначение полуволнового вибратора с шунто-вым питанием представлено на рис. 160.

Принадлежность к антенным устройствам показывают общим символом, помещая его над серединой условного обозначения магнитопровода. Обмотки магнитной антенны обычно используют в качестве катушек входных колебательных контуров, поэтому обозначают их кодом катушек - латинской буквой L, а возможность подстройки их индуктивности (перемещением по магнитопроводу) показывают уже знакомым знаком подстроечного регулирования (рис. 169,6).

Литература:
В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998

Антенны служат для преобразования радиоволн в переменный электрический ток и наоборот. Любая радиоантенна может работать как на прием, так и на передачу сигнала. Главные характеристики этих устройств описаны ниже.

Полоса пропускания.

Антенны проектируют и строят с учетом рабочего интервала частот - полосы пропускания. У одних конструкций она может быть шире, у других уже. Для телевидения, WiFi, мобильной связи, GPS выделяются разные радиодиапазоны.

Направленность.

Антенну называют направленной, если мощность ее излучения в одну из сторон существенно больше, чем в остальные. Для того, чтобы наглядно показать, как меняется мощность в зависимости от направления, строят диаграммы направленности.

Ненаправленные антенны одинаково действуют на все 360 градусов, их диаграмма имеет круговую форму. Радиоантенна с диаграммой направленности в форме сферы называется изотропной. Теоретически доказано, что построить ее невозможно. Тем не менее изотропный излучатель используют в качестве эталона для того, чтобы сравнивать радиоантенны и показывать, насколько хороша та или иная конфигурация.

Коэффициент усиления.

Соотношение мощностей излучения исследуемой и эталонной радиоантенн характеризуется коэффициентом усиления. Реальные антенны всегда излучают в каком-то направлении меньше, в каком-то больше. Если не оговорено иное, то в характеристиках указывают пиковый коэффициент усиления.

Для коэффициента усиления принята логарифмическая единица измерения децибел (десятая часть бела). Чтобы посчитать соотношение двух мощностей в децибелах нужно подставить их в формулу L = 10*lg(P/Pi) , где L – коэффициент усиления антенны, P – мощность ее излучения, Pi - мощность изотропного излучателя при тех же условиях.

Чтобы подчеркнуть сравнение с изотропным эталоном, такие децибелы обозначают как дБи. В технических характеристиках изделий принято обозначение дБ.

Перевести децибелы в «разы» можно по формуле G = P/Pi = 10**(L/10) . Далее приведены некоторые значения (дБ - «раз»):

3 децибела соответствует усилению в 2 раза;
6 – 4;
7 - 5;
10 - 10;
15 - 32;
20 - 100;
30 - 1000.

Если к конструкции радиоантенны добавлен электронный усилитель, ее называют активной. Производители указывают коэффициент усиления таких изделий с учетом усилителя. Электронные усилители производят шумы, которые могут искажать сигнал, поэтому не рекомендуется применять их без необходимости.

Входное сопротивление.

Если входное сопротивление антенны не соответствует волновому сопротивлению кабеля (фидера), по которому она подключается, применяют согласующие устройства. ТВ-кабели в подавляющем большинстве стран (включая РФ) имеют волновое сопротивление 75 Ом. Кабели для WiFi, GSM, 3G, 4G, радио, GPS выпускают с волновым сопротивлением 50 Ом.

Производители изготавливают антенны с входным сопротивлением, согласующимся с волновым сопротивлением кабеля.

Характерный размер.

Для большинства радиоантенн это половина длины волны. Но есть исключения. Например, в конструкцию параболических антенн входит отражатель («тарелка»), диаметр которого может намного превышать длину волны.

Размеры радиоантенн WiFi. GPS, GSM, смонтированных на печатных платах, напротив, бывают существенно меньше половины длины волны благодаря применению материалов с большой диэлектрической проницаемостью. Существуют антенные поля площадью в несколько гектаров и антенны, чей размер измеряется в миллиметрах.

ВИДЫ И ТИПЫ АНТЕНН

Известно множество конструкций радиоантенн. Наиболее удачные из них стали массовыми.

Самые простые и, возможно, самые распространенные - диполь и четвертьволновая антенна. Первый состоит из двух проводников длиной около четверти волны каждый; второй - из одного проводника длиной около четверти волны. Четвертьволновую антенну часто называют «штырем». Диполь и «штырь» - это узкополосные радиоантенны с коэффициентом усиления 2 - 5 дБ.

Штыревая антенна одинаково излучает/принимает сигнал во всех направлениях в плоскости, перпендикулярной своей оси. Вдоль оси излучение отсутствует. Такие радиоантенны используют, если взаимное положение передающего и принимающего устройств все время меняется. Поэтому «штыри» часто можно видеть на автомобилях, портативных радиоприемниках, рациях, WiFi-роутерах.

Простота конструкции способствует применению и в случае относительно неподвижных объектов: знаменитая комнатная телевизионная антенна «усы» - не что иное, как диполь. Для того, чтобы нивелировать недостатки, связанные с узкой полосой пропускания, «усы» делают телескопическими, и их можно подстраивать на нужную длину волны.

В качестве уличных ТВ-антенн часто можно увидеть «волновой канал» - узкополосную направленную радиоантенну с коэффициентом усиления 5 - 12 дБ (в зависимости от модификации). Она изобретена в 1926 году Синтаро Уда и Хидэцугу Яги из Имперского университета Тохоку (Япония). Яги запатентовал изобретение, и для антенны стали использовать второе название - Яги.

В конструкции используется один активный элемент (диполь), соединенный с линией передачи. Его размер сопоставим с половиной длины волны. На одной штанге с диполем крепятся пассивные элементы:

рефлектор (длиннее диполя);
директор (короче диполя).

Основной прием (передача) «волнового канала» идет в направлении директора. Директоров может быть несколько. Добавление каждого нового элемента повышает коэффициент усиления и уменьшает угол действия (повышает направленность).

Альтернативой «волновому каналу» при приеме телевизионного сигнала служит логопериодическая антенна. Она внешне напоминает антенну Яги, но у нее другая конфигурация. Эта широкополосная радиоантенна с коэффициентом усиления 6 - 7 дБ изобретена в 1958 году Дуайтом Исбеллом и Раймондом Духамелем в Университете штата Иллинойс (США).

Логопериодическая антенна состоит из ряда активных элементов (диполей), расположенных в порядке убывания их длины. Добавление новых элементов увеличивает полосу пропускания. Пик диаграммы направленности находится со стороны более короткого диполя.

Что касается еще одной популярной конструкции - панельной антенны (патч), то она наиболее часто применяется для WiFi, GSM, 3G, 4G, GPS. Такая узкополосная направленная радиоантенна с коэффициентом усиления 5 - 10 дБ представляет собой прямоугольную (иногда эллиптическую) пластину и пластину-отражатель (экран), разделенные слоем диэлектрика.

Наибольшее распространение конструкция получила, начиная с 70-х годов 20-го века, когда панельные антенны стали массово применять на печатных платах. Длина стороны прямоугольной пластины патча сопоставима с половиной длины волны, если между пластиной и экраном находится воздух или другой материал со схожей диэлектрической проницаемостью.

Параболическую антенну можно получить из любой, поместив ее в фокус отражателя. «Тарелка» делает произвольную антенну узконаправленной, доводя коэффициент усиления до 30-40 дБ. В распоряжении ученых есть несколько гигантских отражателей с усилением 80 дБ, которые используются в составе радиотелескопов.

Полоса пропускания зависит от радиоантенны, помещенной в фокус. Спутниковая антенна - другое название, полученное из-за использования для приема спутникового ТВ.

Для того, чтобы сделать полосу пропускания шире или использовать в работе несколько диапазонов, изготавливают комбинированные конструкции - несколько в одной. Например, распространены наружные ТВ-антенны Яги для дециметровых волн, совмещенные с диполем для метровых волн.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АНТЕНН

В мире существует довольно много технологий и стандартов, предусматривающих передачу информации с помощью радиоволн. Передатчик формирует сигнал в заданной полосе несущей частоты с закодированной на ней информацией Приемник декодирует полученные колебания с выделением полезной информации. Практически любая информация может быть подготовлена и передана при помощи радиоволн.

Для передачи и получения сигнала нужны антенны. Причем их характеристики должны соответствовать параметрам приемопередающей аппаратуры и решаемым задачам по обмену информацией.

Чтобы подобрать радиоантенну для приема эфирного телевидения или усиления сигнала WiFi-роутера, совершенно нет необходимости изучать тонкости стандартов. На радиочастотах выделены диапазоны, а на упаковках и в описаниях антенн есть ссылки на них. В списке приведены некоторые обозначения с указанием области использования и частот диапазона в РФ:

CB (свободное использование, рации) – 26.965 - 27.860 МГц;
VHF (метровые волны, радио и телевидение) – 48.5 – 230 МГц;
UHF (дециметровые волны, телевидение (в том числе цифровое)) – 470 – 862 МГц;
FM (радио) – 85.5 – 108 МГц;
LPD (свободное использование, рации) - 433 - 434 МГц;
PMR (свободное использование, рации) - 446 МГц;
GPS (спутниковая система навигации) – 1.58 ГГц;
ГЛОНАСС (спутниковая система навигации) - 1.60 ГГц;
GSM (мобильная сотовая связь) – 890 - 960 МГц, 1710 - 1880 МГц;
WiFi (беспроводные локальные сети) – 2.4 ГГц.

Полоса пропускания радиоантенны соответствует диапазону, указанному в ее паспорте. Что касается направленности, то изготовители, как правило, предлагают направленные модели, если ожидается стационарное положение приемника и передатчика.

Направленные антенны широко применяются при усилении сигнала сотовой связи , а штыревые в WiFi ретрансляторах . Комбинации этих типов применяются в GSM репитерах и системах беспроводной сигнализации .

* * *

© 2014-2019 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют исключительно ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

ТВ антенна – это устройство для улучшения качества приема волн телевизионных каналов. Принятый с ее помощью сигнал передается на телевизор по , который обеспечивает минимальное искажение. Антенны могут использоваться для приема аналогового, цифрового либо спутникового сигнала, что зависит от их конструктивных особенностей. На данный момент на территории России самыми распространенными являются антенны аналогового телевидения. Его трансляцию ведет Останкинская башня, используя метровые и дециметровые волны.

Виды телевизионных антенн

Устройство является очень распространенным, поскольку практически ни один телевизор не сможет работать без антенны, за исключением тех, которые подключаются к кабельному телевидению. Различные населенные пункты имеют разную удаленность от ретранслятора. Одни дома могут быть расположены в сотнях километрах от них, а другие всего в нескольких шагах. Этот фактор напрямую влияет на мощность антенны, которая позволит принимать сигнал приемлемого качества, компенсируя удаленность. Все ТВ антенны можно разделить на 3 категории:

Комнатные.
Уличные.
Спутниковые.

Комнатная ТВ антенна

Эти устройства устанавливаются внутри помещения. Они самые дешевые, а кроме этого не требуют сложного монтажа. При выборе в их пользу не придется прокладывать коаксиальный кабель на улицу, проделывая сквозное отверстие в фасадной стене или раме окна. Огромным недостатком данной конструкции является слабый сигнал. В связи с этим их устанавливают только в зонах с расстоянием до 30 км от телецентра или ретранслятора. На более дальней дистанции получаемый сигнал будет иметь сильное искажение, что не позволит просматривать качественную картинку телепередач.

Комнатные антенны также могут оснащаться усилителем сигнала. Чем дальше от ретранслятора, тем более мощный усилитель потребуется. Данные устройства по конструкции разделяют на два вида:

Стержневые.
Рамочные.

Стержневые

Это самые слабые комнатные устройства. Они имеют 2 или 4 телескопических усов-вибраторов, которые и улавливают сигналы. Их длина обычно не превышает 1 м. Они подключаются к специальной подставке, которая внутри имеет согласующий трансформатор, передающий сигнал на коаксиальный кабель и дальше на телевизор. Использование такой конструкции имеет свои преимущества. Она легкая, а благодаря телескопическим усам может компактно складываться для транспортировки.

Если ретранслятор сигнала находится близко, усы можно сделать короткими, чтобы они не занимали полезное пространство. При отдаленности телебашни их высота ставится на максимум, что позволяет компенсировать расстояние. Зачастую стержневая ТВ антенна идет в комплекте с телевизором. Большинству она известна под народным названием «рожки». Такие антенны хорошо принимают волны в метровом диапазоне. Для проведения их настройки необходимо менять не только высоту, но и расстояние между усами, для чего предусматривается их крепление с помощью шарниров. Большим недостатком стержневой антенны является отсутствие универсальной настройки. Выставив положение усов для хорошего приема одного канала, второй начнет транслироваться на экране с помехами.

Рамочные

Более или менее совершенными являются устройства рамочного типа. Они улавливают сигналы в дециметровом диапазоне. Эти устройства имеют металлический контур, выполненный в виде рамки, которая закреплена на подставке. Такое оборудование все же лучше чем стержневое, но все равно далеко от идеала. Его не получится использовать при значительной удаленности от ретранслятора или телебашни.

Уличная ТВ антенна

Более мощными являются наружные антенны для приема телевизионного сигнала. Они устанавливаются на возвышении в зонах открытой видимости. Зачастую такие антенны можно увидеть на крышах многоэтажных домов. Жители частного сектора устанавливают их на вершине высокой металлической трубы зафиксированной вертикально. В этом случае обеспечивается возвышение на 10-15 м, что позволяет компенсировать искажение волн стенами домов и ветвями деревьев. Фактически, чем больше вокруг преград для сигнала, тем на более высокое расстояние необходимо поднять антенну.

Данные устройства бывают различной внешней конструкции, но все они разделяются на 2 вида по принципу действия:

Активные.
Пассивные.

Активная конструкция

Такая ТВ антенна имеет , что позволяет принимать сигналы намного качественнее и компенсировать помехи. Подобные устройства выбираются в том случае, если ретранслятор находится далеко, а перед антенной имеются серьезные преграды рассеивающие сигналы, такие как дома, лесные массивы и линии электропередач. Также активное устройство потребуется, если установка ведется на низине, когда нет прямой видимости между источником трансляции и точкой приема.

Активные антенны могут передавать сигнал на несколько телевизоров. Для этого необходимо просто использовать специальный тройник для коаксиального кабеля. Применяемый у них усилитель требует отдельного источника питания. Для этого предусматривается понижающий блок на 12 вольт. Он подключается к коаксиальному кабелю у телевизора и подает напряжение к точке приема к усикам-вибраторам, возле которых находится скрытая в герметичном корпусе плата усилителя.

Пассивные устройства

Такие антенны стоят дешевле, но их можно выбирать только в том случае, если имеется прямая видимость без препятствий между точкой приема и оборудованием трансляции. В таких условиях использование усилителя не нужно. Жители отдельных домов могут проживать слишком близко к транслирующей башне, поэтому им нужна именно такая антенна. Но даже она может принимать сигнал с искажением от того, что он слишком сильный. В этом случае потребуется установка специального оборудования – аттенюатора. Он позволяет компенсировать этот недостаток, уменьшив силу сигнала до приемлемого для телевизора уровня.

Спутниковая антенна

Безусловно, самым лучшим оборудованием для получения телевизионного сигнала является спутниковая ТВ антенна. Она улавливает трансляцию не от расположенной на земле телебашни, а со спутника. Это массивная конструкция, которая стоит в разы дороже, чем уличные и тем более комнатные устройства. Антенна состоит из большой тарелки из металла окрашенной в белый цвет, которая выступает в роли экрана для фокусировки спутниковой трансляции. Попавшие на нее волны улавливаются конвертером, который выполнен в виде небольшой головки размером немного меньше кулака. Он настраивается на определенный спутник и принимает все телеканалы, которые тот передает. Количество конверторов на антенне отличается в зависимости от региона, но редко превышает 3 штуки.

Сигналы обычных трансляторов на земле и спутниковых отличаются, поэтому телевизор не может их воспринимать. В связи с этим между инвертором и телевизионным экраном устанавливается ресивер. Он представляет собой небольшое устройство, габариты которого немного меньше чем DVD приставки. Его задача заключается в трансформации спутникового сигнала в стандартный для телевизора.

Обычно, если в доме имеется два телевизора, то для каждого из них потребуется отдельная ТВ антенна, что обусловлено спецификой конвертера. При приеме одного канала со спутника он не может одновременно обрабатывать другой канал. Иными словами, если провести такое подключение, то все телевизоры будут показывать один телеканал.

Сравнительно недавно данная проблема была решена. Появились универсальные конвертеры, которые позволяют проводить подключение к двум телевизорам, сохранив возможность просмотра разных каналов. В их конструкции предусматривается два входа для подключения коаксиального кабеля. К сожалению, конструкция не идеальна. При выборе такого конвертера, будет использоваться одна ТВ антенна, но все равно к каждому телевизору потребуется подключить по ресиверу.

Спутниковые устройства передают на телевизор намного более качественный сигнал, чем наземные станции, поэтому пользуются большой популярностью, особенно в регионах, где трансляторы находится очень далеко. Даже вместе с очень сложным рельефом удастся смотреть телевизионные программы с идеальной картинкой, что было бы невозможно при использовании наружной антенны. Помехи при трансляции со спутника могут возникать только в случае сильной грозы или интенсивного снегопада.

Спутниковые антенны имеют массу преимуществ. Они безусловно лучше остальных видов, но у них имеется и недостаток. Помимо большей стоимости, они требуют квалифицированного обслуживания. Провести их установку самостоятельно вряд ли удастся, поскольку нужно изначально проверить качество сигнала и выставить тарелку в правильном направлении под нужным углом. Кроме этого, чтобы ресивер работал правильно, необходимо записать частоты каналов трансляции, которые периодически меняются. После прошивки можно будет просматривать все каналы на протяжении нескольких месяцев, после чего некоторые из них начнут исчезать, пока из сотен не останется всего несколько штук. Потребуется снова проводить перепрошивку. Сделать это самостоятельно сложно, потому что требуется специальный кабель и программное обеспечение с кодами каналов. Придется периодически обращаться в специализированные сервисные центры, услуги которых не бесплатны.

Если при нормальных погодных условиях спутниковая ТВ антенна начинает транслировать сигнал с помехами, то скорее всего это связано с отсутствием прямой видимости между тарелкой и спутником. Обычно это связано с разрастанием деревьев. Достаточно обрезать ветки и качество сигнала восстанавливается. Кроме этого, проблема может заключаться в изменение положения конвертера. При монтаже антенны он выставляется под правильным углом относительно расположение спутника. Если угол немного меняется, то качество приема искажается. Обычно во время сильного ветра плохо закрепленная тарелка может немного повернуться, буквально на несколько сантиметров. В этом случае требуется ее перенастройка. Это довольно сложно сделать без специального диагностического оборудования.

Антенна — это устройство, которое служит интерфейсом между электрической цепью и пространством, предназначено для передачи и приема электромагнитных волн в определенном диапазоне частот в соответствии с собственными размерами и формой. Выполнена она из металла, в основном из меди или алюминия, передающие антенны могут преобразовывать электрический ток в электромагнитное излучение и наоборот. Каждое устройство беспроводной связи содержит по меньшей мере одну антенну.

Когда возникает потребность в беспроводной связи, необходима антенна. Она имеет возможность посылать или принимать электромагнитные волны для связи, где невозможно установить проводную систему.

Антенна является ключевым элементом этой беспроводной технологии. Радиоволны легко создаются и широко используются как для внутренней, так и для наружной связи из-за способности проходить через здания и путешествовать на большие расстояния.

Ключевые особенности передающих антенн:

Поскольку радиопередача носит всенаправленный характер, необходимость физического согласования передатчика и приемника не требуется.
Частота радиоволн определяет многие характеристики передачи.
На низких частотах волны могут легко проходить через препятствия. Однако их мощность падает с обратным квадратом относительно расстояния.
Более высокие частоты волн более склонны к поглощению, и они отражаются на препятствиях. Из-за большой дальности передачи радиоволн помехи между передачами являются проблемой.
В диапазонах VLF, LF и MF распространение волн, также называемых наземными волнами, следует за кривизной Земли.
Максимальные диапазоны пропускания этих волн составляют порядка нескольких сотен километров.
Передающие антенны используются для передач с низкой пропускной способностью, таких как радиопередача с амплитудной модуляцией (AM).
Передачи HF и VHF-диапазона поглощаются атмосферой, расположенной вблизи поверхности Земли. Однако часть излучения, называемая волной неба, распространяется наружу и вверх к ионосфере в верхней атмосфере. Ионосфера содержит ионизированные частицы, образованные излучением Солнца. Эти ионизированные частицы отражают волны неба обратно на Землю.

Распространение волн

Распространение прямой видимости. Среди всех способов распространения этот наиболее часто встречающийся. Волна перемещается на минимальное расстояние, которое можно видеть невооруженным глазом. Далее нужно использовать передатчик усилителя, чтобы увеличить сигнал и передать его снова. Такое распространение не будет плавным, если на его пути передачи есть какое-либо препятствие. Эта передача используется для инфракрасных или микроволновых передач.
Распространение земной волны от передающей антенны. Распространение волны на грунт происходит по контуру Земли. Такая волна называется прямой волной. Волна иногда изгибается из-за магнитного поля Земли и попадает в приемник. Такую волну можно назвать отраженной волной.
Волна, распространяющаяся через земную атмосферу, известна как земная. Прямая волна и отраженная волна вместе дают сигнал на приемной станции. Когда волна достигает приемника, задержка прекращается. Кроме того, сигнал фильтруется во избежание искажения и усиления для четкого вывода. Волны передаются из одного места и где они принимаются многими приемопередающими антеннами.

Рассматривая плоские модели, пользователь будет сталкиваться с показателями азимута плоскости и высоты плоскости паттерна. Термин азимут обычно встречается в отношении «горизонта» или «горизонтали», тогда как термин «высота» обычно относится к «вертикали». На рисунке плоскость xy является азимутальной плоскостью.

Диаграмма азимутальной плоскости измеряется, когда измерение выполняется, перемещая всю плоскость xy вокруг испытываемой приемопередающей антенны. Плоскость возвышения — это плоскость, ортогональная плоскости ху, например, плоскость yz. План плоскости возвышенности совершает обход всей плоскости yz вокруг испытываемой антенны.

Образцы (азимуты и диаграммы высоты) часто отображаются как графики в полярных координатах. Это дает пользователю возможность легко визуализировать, как антенна излучает во всех направлениях, как если бы она была уже «нацелена» или смонтирована. Иногда полезно нарисовать диаграммы направленности в декартовых координатах, особенно когда в шаблонах имеется несколько боковых лепестков и где важны уровни боковых лепестков.

Антенны являются основными компонентами любой электрической цепи, поскольку они обеспечивают взаимосвязь между передатчиком и свободным пространством или между свободным пространством и приемником. Прежде чем говорить о типах антенн, нужно знать их свойства.

Антенный массив — систематическое развертывание антенн, которые работают вместе. Индивидуальные антенны в массиве обычно имеют один и тот же тип и расположены в непосредственной близости, на фиксированном расстоянии друг от друга. Массив позволяет увеличить направленность, управление основными лучами излучения и боковыми пучками.

Все антенны характеризуются пассивным коэффициентом усиления. Пассивное усиление измеряется величиной dBi, которая связана с теоретической изотропной антенной. Считается, что она передает энергию одинаково во всех направлениях, но не существует в природе. Коэффициент усиления идеальной полуволновой дипольной антенны составляет 2,15 дБи.

EIRP, или эквивалентная изотропная излучаемая мощность передающей антенны является мерой максимальной мощности, которую теоретическая изотропная антенна излучала бы в направлении максимального усиления. EIRP учитывает потери от линий электропередач и разъемов и включает в себя фактическое усиление. EIRP позволяет рассчитывать реальную мощность и значения напряженности поля, если известны фактическое усиление и выходная мощность передатчика.

Оно определяется как отношение коэффициента усиления мощности в заданном направлении к усилению мощности опорной антенны в том же направлении. Стандартной практикой является использование изотропного излучателя в качестве эталонной антенны. При этом изотропный излучатель будет без потерь, излучает свою энергию одинаково во всех направлениях. Это означает, что коэффициент усиления изотропного излучателя равен G = 1 (или 0 ДБ). Обычно принято использовать блок dBi (децибелы относительно изотропного излучателя) для усиления по отношению к изотропному излучателю.

Усиление, выраженное в dBi, вычисляется по следующей формуле: GdBi = 10 * Log (GNumeric / GIsotropic) = 10 * Log (GNumeric).

Иногда в качестве эталона используется теоретический диполь, поэтому для описания коэффициента усиления по отношению к диполю будет использоваться единица dBd (децибелы относительно диполя). Этот блок, как правило, используется, когда речь идет об усилении всенаправленных антенн с более высоким коэффициентом усиления. В этом случае их усиление выше на 2,2 дБи. Поэтому если антенна имеет коэффициент усиления 3 дБн, общий коэффициент усиления будет 5,2 дБи.

Такая ширина луча (или ширина луча половинной мощности) антенны обычно определяется для каждой из главных плоскостей. Ширина луча 3 ДБ в каждой плоскости определяется как угол между точками основного лепестка, которые уменьшены от максимального усиления на 3 ДБ. Ширина луча 3 ДБ — угол между двумя синими линиями на полярном участке. В этом примере ширина луча 3 ДБ в этой плоскости составляет около 37 градусов. Антенны с широкой шириной луча обычно имеют низкий коэффициент усиления, а антенны с узкой шириной луча имеют более высокий коэффициент усиления.

Таким образом, антенна, которая направляет большую часть своей энергии в узкий луч, по крайней мере, в одной плоскости, будут иметь более высокий коэффициент усиления. Отношение «вперед-назад» (F/B) используется как показатель достоинства, который пытается описать уровень излучения со спины направленной антенны. В принципе, отношение «вперед-назад» — это отношение пикового усиления в прямом направлении к коэффициенту усиления на 180 градусов позади пика. Разумеется, в масштабе ДБ соотношение «вперед-назад» — это просто разница между пиковым усилением в прямом направлении и коэффициентом усиления на 180 градусов позади пика.

Существует множество видов антенн для различных применений, таких как связь, радиолокация, измерения, имитация электромагнитных импульсов (EMP), электромагнитная совместимость (EMC) и т. д. Некоторые из них предназначены для работы на узких полосах частот, в то время как другие предназначены для излучения/принимать импульсы переходного процесса. Показатели характеристик передающих антенн:

Физическая структура антенны.
Диапазоны частот работы.
Режим приложений.

Ниже приведены типы антенн в соответствии с физической структурой:

проволочные;
апертурные;
отражающие;
антенны объектива;
микрополосковые антенны;
массивные антенны.

Ниже приведены типы передающих антенн в зависимости от частоты работы:

Очень низкая частота (VLF).
Низкая частота (LF).
Средняя частота (MF).
Высокая частота (HF).
Очень высокая частота (ОВЧ).
Сверхвысокая частота (УВЧ).
Супер высокая частота (SHF).
Микроволновая волна.
Радиоволна.

Ниже приведены передающие и принимающие антенны в соответствии с режимами применения:

Связь точка-точка.
Приложения для вещания.
Радиолокационная связь.
Спутниковая связь.

Конструктивные особенности

Передающие антенны создают радиочастотное излучение, распространяющееся в пространстве. Приемные антенны выполняют обратный процесс: они получают радиочастотное излучение и преобразуют их в требуемые сигналы,например, звук, изображение в телевизионных передающих антеннах и мобильном телефоне.

Самый простой тип антенны состоит из двух металлических стержней и известен как диполь. Одним из наиболее распространенных типов является монопольная антенна, состоящая из стержня, расположенного вертикально к большой металлической доске, которая служит в качестве заземленной плоскости. Установка на транспортных средствах обычно является монополем, а металлическая крыша транспортного средства служит в качестве заземления. Устройство передающей антенны, ее форма и размер определяют рабочую частоту и другие характеристики излучения.

Одним из важных атрибутов антенны является ее направленность. В связи между двумя фиксированными целями, как и в связи между двумя фиксированными станциями передачи, или в радиолокационных применениях требуется антенна, чтобы напрямую передавать энергию передачи в приемник. И наоборот, когда передатчик или приемник не является стационарным, как в сотовой связи, требуется ненаправленная система. В таких случаях требуется всенаправленная антенна, которая равномерно принимает все частоты во всех направлениях горизонтальной плоскости, а в вертикальной плоскости излучение неравномерно и очень мало, как у Кв передающей антенны.

Передающие и приемные источники

Передающее устройство — основной источник радиочастотного излучения. Этот тип состоит из проводника, интенсивность которого колеблется со временем и преобразует его в радиочастотное излучение, распространяющееся в пространстве. Приемная антенна — устройство для приема радиочастот (RF). Она выполняет обратную передачу, выполняемую передающей, получает радиочастотное излучение, преобразует его в электрические токи в электрической цепи антенны.

Телевизионные и радиовещательные станции используют передающие антенны для передачи определенных типов сигналов, которые распространяются по воздуху. Эти сигналы обнаруживаются приемными антеннами, которые преобразуют их в сигналы и принимаются соответствующим устройством, например, телевизором, радио, мобильным телефоном.

Радиоприемные и телевизионные приемные антенны предназначены исключительно для приема радиочастотного излучения, и они не производят радиочастотное излучение. Устройства сотовой связи, например, базовые станции, повторители и мобильные телефоны оснащены назначенными передающими и приемными антеннами, которые излучают радиочастотное излучение и обслуживают сети сотовой связи в соответствии с технологиями сетей связи.

Разница между аналоговой и цифровой антенной:

Аналоговая антенна имеет переменный коэффициент усиления и работает в диапазоне 50 км для DVB-T. Чем дальше пользователь находиться от источника сигнала, тем хуже сигнал.
Для приема цифрового ТВ - пользователь получает либо хорошее изображение, либо изображение вообще. Если он находится далеко от источника сигнала, то не получает никакого изображения.
Передающая цифровая антенна имеет встроенные фильтры для снижения шума и улучшения качества изображения.
Аналоговый сигнал передается непосредственно на телевизор, в то время как цифровой необходимо сначала декодировать. Это позволяет исправить ошибки, а также данные как сжатие сигнала для получения дополнительных функций в качестве дополнительных каналов, EPG, Pay TV, интерактивных игр и т. д.

Дипольные передатчики

Дипольные антенны являются наиболее распространенным всенаправленным типом и распространяют радиочастотную (RF) энергию на 360 градусов в горизонтальной плоскости. Эти устройства сконструированы так, чтобы быть резонансными с половиной или четвертью длины волны применяемой частоты. Она может быть такой же простой, как два куска провода, нужной длины, или может быть инкапсулирована.

Диполь используется во многих корпоративных сетях, небольших офисах и для домашних нужд (SOHO). Она имеет типичный импеданс, позволяющий согласовать ее с передатчиком для максимальной передачи мощности. Если антенна и передатчик не совпадают, на линии передачи будут возникать отражения, которые ухудшают сигнал или даже могут повредить передатчик.

Направленные антенны фокусируют излучаемую мощность на узкие лучи, обеспечивая значительный выигрыш в этом процессе. Свойства ее также являются взаимными. Характеристики передающей антенны, такие как импеданс и усиление, также применимы к приемной антенне. Вот почему одна и та же антенна может использоваться как для отправки, так и для приема сигнала. Усиление сильно направленной параболической антенны служит для усиления слабого сигнала. Это одна из причин, почему они часто используется для связи на большие расстояния.

Обычно используемой направленной антенной является массив Яги-Уда, называемый Яги. Она была изобретена Шинтаро Уда и его коллегой Хидецугу Яги в 1926 году. Яги-антенна использует несколько элементов для формирования направленного массива. Один управляемый элемент, обычно диполь, распространяет радиочастотную энергию, элементы, расположенные непосредственно перед и за ведомым элементом, повторно излучают радиочастотную энергию по фазе и вне фазы, усиливая и замедляя сигнал соответственно.

Параболическая антенна является наиболее знакомым типом направленной антенны. Парабола — симметричная кривая, а параболический отражатель - это поверхность, которая описывает кривую при 360-градусном вращении — тарелке. Параболические антенны используются для междугородных линий связи между зданиями или большими географическими районами.

Патч-антенна представляет собой полунаправленный излучатель с использованием плоской металлической полосы, установленной над землей. Излучение от задней части антенны эффективно обрезается наземной плоскостью, повышая направленность вперед. Этот тип антенны также известен как микрополосковая антенна. Он обычно прямоугольный и заключен в пластиковый корпус. Этот тип антенны может быть изготовлен стандартными методами печатной платы.

Патч-антенна может иметь ширину луча от 30 до 180 градусов и типичный коэффициент усиления 9 ДБ. Секционные антенны - это другой тип полунаправленной антенны. Секторные антенны обеспечивают диаграмму направленности сектора излучения и обычно устанавливаются в массиве. Ширина луча для секторной антенны может составлять от 60 до 180 градусов, причем типичным является 120 градусов. В секционированном массиве антенны монтируются вплотную друг к другу, обеспечивая полный охват на 360 градусов.

Изготовление антенны Яги-Уды

В течение последних десятилетий антенна Yagi-Uda была видна почти на всех домах.

Видно, что для повышения направленности антенны существует множество директоров. Устройство подачи представляет собой свернутый диполь. Отражатель — это длинный элемент, который находится в конце структуры. Для этой антенны должны быть применены следующие технические характеристики.

	Спецификация
Длина управляемого элемента	0,458λ до 0,5λ
Длина рефлектора
Продолжительность работы директора 1
Длина директора 2
Продолжительность работы директора 3
Интервал между директорами
Отражатель для расстояния между диполями
Расстояние между диполями и директором

Ниже приведены преимущества антенн Yagi-Uda:

Высокий коэффициент усиления.
Высокая направленность.
Простота обращения и обслуживания.
Меньшее количество энергии теряется.
Более широкий охват частот.

Ниже приведены недостатки антенн Yagi-Uda:

Склонность к шуму.
Предрасположены к атмосферным эффектам.

Если следовать приведенным выше спецификациям, можно спроектировать антенну Yagi-Uda. Направленная картина антенны является очень эффективной, как показано на рисунке. Малые лепестки подавляются, а направленность основной доли увеличивается за счет добавления директоров к антенне.

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. На схемах Г-образную и Т-образную антенны обозначают символами, наглядно передающими их характерные особенности (рис. 157,а, б).

Симметричный вибратор (его условное графическое обозначение показано на рис. 158) 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.

При использовании в качестве фидера коаксиального кабеля возникает необходимость в симметрировании, т. е. создании условий, при которых токи в точках подсоединения к вибратору имеют противоположные фазы. На практике симметрирующее устройство выполняют в виде отрезка кабеля полуволновой длины, согнутого в виде буквы U. Питание через коаксиальный кабель с симметрирующим устройством такого рода иллюстрирует условное обозначение петлевого вибратора, показанное на рис. 161 (кабель здесь обозначен кружком с отрезком касательной, параллельной линии электрической связи, а согласующее устройство - дугой, соединяющей выводы вибратора).

Для связи на коротких волнах антенны должны быть однонаправленными, т. е. излучать и принимать радиоволны они должны только с одного направления. Типичным представителем таких антенн является ромбическая антенна, представляющая собой ромб, выполненный из провода, стороны которого примерно вчетверо больше длины волны. К одному из острых углов антенны подключают двухпроводный фидер, а к другому - поглощающую нагрузку, сопротивление которой равно волновым сопротивлениям антенны и фидера. В условном обозначении ромбической антенны символ резистора (поглощающей нагрузки) уменьшен по сравнению с обычным примерно вдвое. _ Это делает обозначение антенны более компактным (рис. 162).

В метровом и дециметровом диапазонах волн часто используют антенны «волновой канал », обладающие значительно большим, по сравнению с одиночным вибратором, коэффициентом направленного действия. Такая антенна, кроме основного - активного - вибратора, содержит неоколько пассивных. Один из них, расположенный за активным, называют рефлектором (от лат. reflectere - отражать), остальные (расположенные перед активным) - директорами (directio - направлять). Длина рефлектора - несколько больше, а директоров - несколько меньше длины активного вибратора. На схемах это показывают различной длиной соответствующих символов в условном обозначении антенны «волновой канал» (рис. 163).

С целью улучшения направленных свойств антенн применяют также металлические рефлекторы в виде согнутых из металлического листа уголков, параболоидов и т. п. Условное обозначение такого рефлектора воспроизводит (конечно, упрощенно) его профиль в сечении. В качестве примера на рис. 164 доказаны условные графические обозначения антенны с излучателем (приемником) в виде симметричного вибратора и уголковым рефлектором (а) и антенны с криволинейным рефлектором (б), вибратор которой питается через коаксиальный кабель (симметрирующее устройство дли простоты не изображено) .

Для передачи электромагнитной энергии в диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн используют волноводы - металлические Трубы, обычно прямоугольного сечения. Открытый конец волновода излучает электромагнитные волны. Чтобы улучшить излучение, к нему пристраивают пирамидальную воронку, которую называют рупорной антенной. Условное обозначение последней приведено на рис. 165. Здесь уголок, напоминающий гнездо разъемного соединения, символизирует рупор антенны, прямоугольник на присоединенной к нему линии электрической связи - волновод прямоугольного сечения.

Улучшение направленных свойств в этих диапазонах волн можно также получить применением металлического рефлектора, поместив в его раскрыв рупорный излучатель (рис. 166). Хорошими направленными свойствами обладает и так называемая диэлектрическая антенна . Она представляет собой сплошной или полый стержень из высококачественного диэлектрика (полистирола, полиэтилена), на основание которого надет металлический стакан, выполняющий функции рефлектора. На расстоянии в четверть длины волны от дна стакана в теле антенны закреплен возбуждающий штырь. Благодаря особой форме образующей стержня Электромагнитные волны выходят из него под одинаковыми углами к оси, в результате чего и создается направленное излучение. Условное графическое обозначение диэлектрической антенны - узкий заштрихованный наклонными линиями треугольник с линией-выводом от меньшего основания (рис.. 167).

Широкое применение в радиоприемной технике нашли так называемые магнитные антенны (они реагируют не на электрическую составляющую электромагнитных волн, как все рассмотренные ранее антенны, а на магнитную). Простейшая антенна такого типа - рамка, состоящая из одного или нескольких витков провода. Независимо от формы витков рамочную антенну изображают в виде незамкнутого квадрата с линиями-выводами от соседних сторон (рис. 168).

Гораздо чаще используют магнитные антенна с магнитопроводом из феррита. На схемах их обозначают как одну или несколько (по числу обмоток) катушек индуктивности с общим магнитопроводом, но в отличие от последних располагают всегда горизонтально (рис. 169,а).

Антенна - устройство для излучения и/или приёма электромагнитных волн путём прямого преобразования электрического тока в излучение (при передаче) или излучения в электрический ток (при приёме).

Обычно термин «антенна» используется для устройств, работающих в радиочастотном диапазоне , но существуют опытные образцы наноантенн , способных принимать электромагнитное излучение инфракрасного и видимого спектра.

Как правило, антенна работает совместно с радиопередатчиком или радиоприемником . Антенна в режиме передачи преобразует энергию поступающего от радиопередатчика электромагнитного колебания в распространяющуюся в пространстве электромагнитную волну. Антенна в режиме приема преобразует энергию падающей на антенну электромагнитной волны в электромагнитное колебание, поступающее в радиоприемник. Таким образом, антенна преобразует переменный электрический ток в электромагнитное излучение и наоборот.

Первые антенны были созданы в 1888 году Генрихом Герцем в ходе его экспериментов по доказательству существования электромагнитной волны (Вибратор Герца ). Форма, размеры и конструкция созданных впоследствии антенн чрезвычайно разнообразны и зависят от рабочей длины волны и назначения антенны. Нашли широкое применение антенны, выполненные в виде отрезка провода, системы проводников, металлического рупора, металлических и диэлектрических волноводов , волноводов с металлическими стенками с системой прорезанных щелей, а также многие другие типы. Для улучшения направленных свойств первичный излучатель может снабжаться рефлекторами - отражающими зеркалами различной конфигурации и системами зеркал, а также линзами. Излучающая часть антенн, как правило, изготавливается с применением проводящих электрический ток материалов, но может изготовляться из изоляционных (диэлектрик) материалов, могут применяться полупроводники и метаматериалы .

С точки зрения теории электрических цепей антенна представляет собой двухполюсник (или многополюсник), и мощность источника, выделяемая на активной составляющей полного входного сопротивления антенны расходуется на создание электромагнитного излучения. В системах автоматического регулирования антенна рассматривается как дискриминатор - датчик угла рассогласования между направлением на источник сигнала или отражатель и ориентацией носителя (например, антенна с суммарно-разностной диаграммой направленности в составе радиолокационной головки самонаведения). В системах пространственно-временной обработки сигнала антенна (антенная решетка) рассматривается как средство дискретизации электромагнитного поля по пространству. В особый класс принято выделить антенны с обработкой сигнала. В частности, одним из таких устройств являются антенны с виртуальной (синтезированной) апертурой , применяемые в авиационной и космической технике для задач картографирования и увеличения разрешающей способности за счёт использования когерентного накопления и обработки сигнала.

Принцип действия

Иллюстрация трансформации параллельного контура в дипольную антенну. Синие линии - силовые линии электрического поля, красные - магнитного

Упрощенно принцип действия антенны состоит в следующем. Как правило, конструкция антенны содержит металлические (токопроводящие) элементы, соединенные электрически (непосредственно или через питающую линию - фидер ) с радиопередатчиком или с радиоприемником. В режиме передачи переменный электрический ток , создаваемый источником (например, радиопередатчиком), протекающий по токопроводящим элементам такой антенны, в соответствии с законом Ампера порождает вокруг себя переменное магнитное поле . Это меняющееся во времени магнитное поле в свою очередь, в соответствии с законом Фарадея , создает вокруг себя меняющееся во времени электрическое поле . Это переменное электрическое поле создает вокруг себя переменное магнитное поле и так далее - возникает взаимосвязанное переменное электромагнитное поле , образующее электромагнитную волну , распространяющуюся от антенны в пространство. В режиме приема переменное электромагнитное поле падающей на антенну волны наводит токи на токопроводящих элементах конструкции антенны, которые поступают в нагрузку (фидер, радиоприемник).

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:

Пример диаграммы направленности антенны и параметры: ширина ДН, КНД, УБЛ, коэффициент подавления обратного излучения

характеристика направленности

диаграмма направленности (ДН)

коэффициент направленного действия (КНД)

коэффициент усиления (КУ)

ширина ДН по заданному уровню

уровень боковых лепестков (УБЛ)

фазовая диаграмма

резонансная частота , рабочая полоса частот

поляризационная диаграмма

номинальное входное сопротивление антенны, тип линии питания

входной импеданс и коэффициент стоячей волны (КСВ) в линии питания

коэффициент полезного действия (КПД)

Коэффициент использования поверхности (КИП) апертуры антенны

шумовая температура антенны (Т А)

максимальная допустимая мощность на входе

К характеристикам антенн также можно отнести следующие:

эффективная площадь рассеяния (ЭПР)

эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ)

Ряд характеристик антенн как взаимных устройств (пассивных линейных многополюсников) в режиме передачи и в режиме приема совпадает, в том числе: ДН (КНД, КУ, УБЛ), входной импеданс. Например, ДН антенны в режиме приема и в режиме передачи совпадают.

К конструктивным характеристикам и параметрам антенн относятся, в частности:

масса, координаты центра масс, момент инерции

габаритные размеры, максимальный радиус разворота

объект установки, способ крепления

примененные материалы

Основные типы антенн

Телевизионные директорные антенны метрового и дециметрового диапазонов горизонтальной поляризации

Уголковые антенны на первом искусственном спутнике Земли разработаны профессором РТФ МЭИ Марковым Г.Т.

Волноводно-щелевая ФАР в составе головки самонаведения противокорабельной ракеты Х-35 Э.МАКС-2005

Вибраторная антенна

Симметричный вибратор (диполь)
Несимметричный вибратор
- Антенна Ground Plane
  Укороченная штыревая антенна
  Колинеарная антенна
  "Коаксиальная" антенна
  J-образная антенна
  Антенна зенитного излучения
  Вертикальная антенна верхнего питания

Шунтовой вибратор

Петлевой вибратор ("Петлевой вибратор Пистолькорса")

Широкополосный "Диполь Надененко "

Турникетная антенна

Директорная антенна

Волновой канал (антенна Уда-Яги)

Антенна СГ (синфазная горизонтальная)

Щелевая антенна

Щелевой вибратор
Волноводно-щелевая антенна

Апертурная антенна - антенна, излучение у которой происходит через раскрыв (плоское отверстие - апертуру). Используются в СВЧ-диапазоне.

Рупорная антенна
Зеркальная антенна
- Прямофокусная зеркальная антенна
  Офсетная зеркальная антенна
  Антенна Кассегрена
  Антенна Грегори
  Зеркальная антенна с косекансной диаграммой направленности
  Зонтичная антенна
  Рупорно-параболические антенны
  Перископическая антенна

Линзовая антенна

Антенна с синтезированной апертурой .

Антенна бегущей волны

Спиральная антенна
Диэлектрическая стержневая антенна
Импедансные антенны
Антенна вытекающей волны
Антенна Бевереджа
V-образная антенна
Ромбическая антенна
Антенна БС

Антенны диапазона СВЧ

Микрополосковая антенна
Патч-антенны
Сингулярная антенна

Чип-антенна (антненна, монтируемая по технологии SMD )

Антенны оптического диапазона

Наноантенна

Сверхширокополосные антенны

Антенна на принципе электродинамического подобия
- Дискоконусная антенна
  Излучатель типа "бабочка"

Логопериодическая антенна (Логарифмическая периодическая антенна)

Фрактальная антенна

Антенна Вивальди

Антенная решетка (система излучения)

Фазированная антенная решётка
Пассивные ФАР
Активные ФАР - с нелинейными преобразованиями сигнала в полотне решётки
Цифровая антенная решётка - активная ФАР с применением алгоритмов цифровой обработки сигнала непосредственно в полотне
MIMO -антенна

Антенны с линейными размерами << λ )

Магнитная антенна
CFA-антенна
EH-антенна

Распределённые антенны

Частично излучающий кабель (коаксиальный кабель с намеренно ухудшенной экранировкой)

Антенны для преобразования энергии электромагнитной волны в электрическую энергию и для средств RFID

Ректенна - антенна + выпрямитель
Наноантенна - антенна для резонансного преобразования излучения оптического диапазона в электрическую энергию

Псевдо-антенны (антенны с мифическими техническими характеристиками)

Ртутная антенна

Концептуальные антенны

Гравитационная антенна

Примеры выдающихся конструкций

Антенна АДУ-1000

Антенна РТ-70

Антенна загоризонтной РЛС "Дуга"

Антенна станции зондирования ионосферы HAARP

Антенна радиообсерватории Аресибо

Средства защиты от внешних воздействий

Радом
Противообледенительные системы
Защита от птиц

Интересные сведения

Электрические параметры антенны (ДН, входное сопротивление) не изменятся, если изменить все ее размеры и длину волны в одинаковое число раз (принцип электродинамического подобия).

Амплитудно-фазовое распределение (распределение комплексной амплитуды тока как функции координат по апертуре антенны) и диаграмма направленности антенны в дальней зоне как функция угловых координат (пространственных частот ) связаны преобразованием Фурье . При нахождении формы ДН удобно использовать теоремы относительно преобразования Фурье. Размеры антенн с синтезированной апертурой могут составлять десятки и сотни километров. Параметры пассивных антенн в линейных негиротропных средах не зависят от того, работает ли антенна на прием или на передачу (теорема взаимности).

Литература:

1) Литература: В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998

2) http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BD%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D0%B0