АНТЕННА
устройство
для излучения и приёма радиоволн. Передающая А. преобразует энергию электромагнитных
колебаний высокой частоты, сосредоточенную в выходных колебательных цепях
радиопередатчика, в энергию излучаемых радиоволн. Преобразование основано
на том, что, как известно, переменный электрический ток является источником
электромагнитных волн. Это свойство переменного электрического тока впервые
установлено Г. Герцем в 80-х гг. 19 в. на основе работ Дж. Максвелла (подробнее
см. Излучение и приём радиоволн). Приёмная А. выполняет обратную функцию
- преобразование энергии распространяющихся радиоволн в энергию, сосредоточенную
во входных колебат. цепях приёмника. Формы, размеры и конструкции А. разнообразны
и зависят от длины излучаемых или принимаемых волн и назначения А.Применяются
А. в виде отрезка провода, комбинаций из таких отрезков, отражающих металлич.
зеркал различной конфигурации, полостей с металлич. стенками, в к-рых вырезаны
щели, спиралей из металлич. прово-дов и др.
Основные характеристики
и параметры А. У большинства передающих А. интенсивность излучения зависит
от направления или, как говорят, А. обладает направленностью излучения.
Это свойство А. графически изображается диаграммой направленно с-т и, показывающей
зависимость от направления напряжённости электрич. поля излученной волны
(измеренной на большом и одинаковом расстоянии от А.). Направленность излучения
А. приводит к повышению напряжённости поля волны в направлении макс. излучения
и т. о. создаёт эффект, эквивалентный эффекту, вызываемому увеличением
излучаемой мощности. Для количеств. оценки эквивалентного выигрыша в излучаемой
мощности введено понятие коэффициента направленного действия (КНД), показывающего,
во сколько раз нужно увеличить мощность излучения при замене данной реальной
А. гипотетической ненаправленной А. (изотропным излучателем), чтобы напряжённость
электромагнитного поля осталась неизменной. Не вся подводимая к А. мощность
излучается. Часть мощности теряется в проводах и изоляторах А., а также
в окружающей А. среде (земле, поддерживающих А. конструкциях и др.). Отношение
излучаемой мощности ко всей подводимой называется кпд А. Произведение КНД
на кпд называется коэфф. усиления (КУ) А.
Приёмная А.
также характеризуется формой диаграммы направленности, КНД, кпд и КУ. Её
диаграмма направленности изображает зависимость эдс, создаваемой А. на
входе приёмника, от направления прихода волны. При этом предполагается,
что напряжённость поля в точке приёма не зависит от направления прихода
волны. КНД показывает, во сколько раз вводимая А. во входную цепь приёмника
мощность при приходе волны с направления макс. приёма больше среднего (по
всем направлениям) значения мощности, при условии, что напряжённость поля
не зависит от направления прихода волны. КНД приёмной А. характеризует
её пространств. избирательность, определяющую возможность выделения принимаемого
сигнала на фоне помех, создаваемых радиосигналами, идущими с разных направлений
и порождаемых различными источниками (см. Помехи радиоприёму). Под кпд
приёмной А. подразумевают кпд этой же А. при использовании её для передачи.
КУ приёмной А. определяется как произведение КНД на кпд. Форма диаграмм
направленности, КНД и КУ любой А. одинаковы в режиме передачи и в режиме
приёма. Это свойство взаимности процессов передачи и приёма позволяет ограничиться
описанием характеристик А. только в режиме передачи.
Теория и методы
построения А. базируются на теории излучения элементарного электрич. вибратора
(рис. 1, а), опубликованной Г. Герцем в 1889. Под элементарным электрич.
вибратором подразумевают проводник, длиной во много раз меньшей длины излучаемой
волны Ч, обтекаемый током высокой частоты с одинаковой амплитудой и фазой
на всей его длине. Его диаграмма направленности в плоскости, проходящей
через ось, имеет вид восьмёрки (рис. 1, б). В плоскости, перпендикулярной
оси, направленность излучения отсутствует, и диаграмма имеет форму круга
(рис. 1, в). КНД элементарного вибратора равен 1,5. Примером практического
выполнения элементарного вибратора является Герца вибратор. Любая А. может
рассматриваться как совокупность большого числа элементарных вибраторов.
Первая практическая
А. в виде несимметричного вибратора была предложена изобретателем радио
А. С. Поповым в 1895. Несимметричный (относительно точки подвода энергии)
вибратор представляет собой длинный вертикальный провод, между нижним концом
к-рого и заземлением включается передатчик или приёмник (рис. 2, а). Заземление
обычно выполняется в виде системы радиалыто расположенных проводов, к-рые
закапывают в землю на небольшую глубину. Эти провода соединены общим проводом
с одной из клемм передатчика или приёмника. Диаграмма направленности вертикального
несимметричного вибратора, длина к-рого мала по сравнению с X, имеет в
вертикальной плоскости (при высокой электрич. проводимости земли) вид полувосьмёрки
(рис. 2, б); в горизонтальной - форму круга. КНД такой А. равен 3. Как
видно из рис. 2, б, вертикальный несимметричный вибратор обеспечивает интенсивное
излучение вдоль поверхности земли и поэтому получил широкое применение
в радиосвязи и радиовещании на длинных и средних волнах. На этих волнах
свойства почвы близки к свойствам высокопроводящей среды и обычно требуется
обеспечить интенсивное излучение вдоль поверхности земли.
Одной из важных
характеристик А. такого типа является сопротивление излучения R
отношение излучённой мощности к квадрату эффективного значения силы тока,
измеренного у нижнего конца вибратора. Чем больше R
полоса пропускаемых частот и ниже макс. напряжённость электрич. поля, возникающая
у поверхности провода А. при заданной подводимой мощности. Т. к. макс.
напряжённость поля, во избежание ионизации окружающего воздуха и пробоя
изоляторов, поддерживающих А., не должна превосходить определённого значения,
то чем больше К
пропускаемых частот и снижение макс. напряжённости поля достигаются также
увеличением диаметра провода А. или применением неск. параллельно соединённых
проводов (снижение волнового сопротивления А.).
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я