Антенные устройства и распространение радиоволн

Рассмотрим наиболее распространенные антенны для коротких и метровых волн (а иногда и для средних волн), используемые как в качестве передающих, так и в качестве приемных.

Штыревая и вертикальная антенны. Переносные и передвижные радиостанции для работы на небольшие расстояния пользуются штыревой антенной, представляющей собой металлический вертикальный стержень, составленный из нескольких частей (колен) и установленный обычно на самой радиостанции (рис.1 а).

Штыревая антенна и распределение тока в ней

Читать далее >>

Чем короче волны, тем легче осуществляется направленная передача. Необходимое направленное действие может быть достигнуто устройством антенн в виде системы нескольких вибраторов. Применяя вибраторы с определенным сдвигом фаз между токами в них и располагая вибраторы на определенных расстояниях друг от друга, можно достичь того, что излучаемые ими волны будут складываться в нужном направлении и почти полностью взаимно уничтожаться в других направлениях.

Рассмотрим направленность излучения одиночного полуволнового вибратора. Теоретически и практически установлено, что вибратор дает наибольшее излучение в направлении, перпендикулярном проводу самого вибратора, и совершенно не излучает в направлении вдоль провода.

Читать далее >>

Фидерные линии, работающие в режиме стоячих (вернее, смешанных) волн, применяются только в случае, если длина фидера невелика, например равна ¼*λ, или ½*λ. Такие фидеры, в частности, используются для распределения энергии между отдельными элементами сложных направленных антенн.

В линиях со стоячей волной потери энергии выше, а кпд ниже, чем у линий с бегущей волной. Линия со стоячей волной должна быть строго определенной длины, равной целому числу (четному или нечетному) четвертей волны.
Линии с бегущей волной имеют ряд существенных преимуществ. Потери энергии в них меньше, и поэтому кпд выше, что важно при значительной длине линии. Напряжение и ток в случае бегущих волн меньше, чем при стоячих волнах. При меньшем напряжении предъявляются менее жесткие требования к изоляций линии.

Удобно то, что при линии с бегущей волной генератор нагружен на постоянное и чисто активное сопротивление, равное волновому сопротивлению линии и не зависящее от ее длины. Поэтому линия с бегущей волной может быть сделана любой длины независимо от длины волны. Вся энергия волн, передаваемых по линии, за исключением небольшой ее доли, теряющейся в самой линии, отдается в передающую антенну.

Чтобы получить режим бегущей волны, надо обеспечить равенство нагрузочного сопротивления и волнового сопротивления линии, т. е. согласовать линию с нагрузкой. Однако такое согласование, при котором коэффициент бегущей волны кбв = 1, получить трудно. Практически уже хорошо, если кбв = 0,8-0,9. При этом ухудшение работы линии незначительно. Во многих случаях довольствуются даже величиной кбв = 0,5-0,7.

Типы симметричных фидерных линий

Читать далее >>

Рассмотрим простейшие антенны, применяемые главным образом на средних волнах.

Прием радиоволн основан на том, что они воздействуют на всякий проводник, находящийся на их пути, и наводят в нем эдс. Электромагнитное поле радиоволны приводит в колебание электроны, находящиеся ,в таком проводнике, и создает в нем ток с частотой, равной частоте тока в антенне передатчика. Простейшие приемные антенны, как правило, не настраиваются на частоту принимаемых сигналов, и поэтому длина провода у них не имеет важного значения.

В любой антенне имеются потери энергии. Наличие значительных потерь в приемной антенне для современных приемников, дающих огромное усиление сигналов, не играет особой роли. Эти приемники дают хороший прием даже с плохими антеннами. Но для простых приемников с малым усилением желательно применять хорошие антенны, в которых потери энергии невелики.

Наилучший прием дают наружные антенны. Высота антенны должна быть в сельской местности примерно 6—10 м от земли, а в городах 3—5 м от крыши. Провод применяется голый медный или специальный канатик диаметром 1—2 мм. В крайнем случае можно использовать стальной провод. Изолированный провод также пригоден, так как изоляция не является препятствием для радиоволн. Для радиовещательного приема используются следующие типы антенн.

Однопроводная Г-образная антенна

Читать далее >>

Частота свободных колебаний открытого контура зависит от его емкости и индуктивности, которые могут быть грубо определены, если известна длина и толщина провода антенны. Очень грубо можно считать, что каждый метр провода имеет емкость около 5 пф и индуктивность около 2 мкгн. Например, если длина антенны 40 м, то ее емкость Сa получается порядку 200 пф и индуктивность Lа = 80 мкгн.

Чем длиннее провод, тем больше индуктивность и емкость антенны, а следовательно, меньше частота (и больше длина волны), соответствующая собственным свободным колебаниям антенны. Если учесть, что скорость распространения электромагнитного поля вдоль провода равна 300 000 км/сек, то можно получить формулы для расчета собственной длины волны или частоты антенны в зависимости от длины провода. Волна проходит в одном направлении вдоль провода антенны за полупериод. Значит, длина провода открытого контура L равна λ/2 . Это же вытекает из распределения тока и напряжения в антенны. Отсюда следует формула

Формула для расчета собственной длины волны или частоты антенны в зависимости от длины провода

Читать далее >>

Рассмотрим более подробно симметричный вибратор, который является основной частью многих антенн, работающих на коротких и ультракоротких волнах. Он представляет собой четвертьволновую разомкнутую линию, провода которой развернуты в одну прямую (рис.1 а). Большинство свойств двухпроводной линии, рассмотренных ранее, сохраняется и у вибратора. В нем также создаются стоячие волны, причем на концах провода всегда получаются узлы тока и пучности напряжения. Распределение тока и напряжения вдоль вибратора получается такое же, как и вдоль проводов линии. В зависимости от соотношения между длиной вибратора и длиной волны генератора входное сопротивление вибратора принимает различные значения. В частности, при резонансе оно чисто активное.

Скорость распространения электромагнитных волн вдоль реального вибратора несколько меньше, чем скорость света, и поэтому резонанс получается в случае, когда длина провода

Переход от четвертьволновой разомкнутой линии к полуволновому вибратору

Читать далее >>

Антенной называется система проводников, служащих для излучения радиоволн на передающей станции и для улавливания радиоволн на приемной станции. Иначе говоря, антенна осуществляет преобразование энергии тока высокой частоты в, энергию радиоволн или, наоборот, преобразует энергию радиоволн в энергию тока высокой частоты.

Впервые в мире антенну применил А. С. Попов. В дальнейшем в теорию и технику антенных устройств большой вклад внесли советские ученые М. В. Шулейкин, А. А. Пистолькорс, В. В. Татаринов, М. А. Бонч-Бруевич, А. Л. Минц, Г. 3. Айзенберг и другие. В Советском Союзе были разработаны и осуществлены многие оригинальные типы антенн.

В состав антенного устройства во многих случаях, помимо самой антенны, служащей для излучения или приема радиоволн, входит еще фидерная линия, которая служит для передачи с наименьшими потерями электромагнитных волн от передатчика к антенне или от антенны к приемнику. Для правильной работы антенного устройства сами фидерные линии не должны обладать антенным эффектом, т. е. излучать или принимать радиоволны.

Читать далее >>


radionet
X