Efektívna plocha otvoru antény. Efektívna plocha antény

Umov vektorový tok - Nasmerovanie vysielacej antény na diaľku r z nej sa určuje podľa vzorca $

Výkon zachytený anténou závisí od takého parametra, ako je plocha otvoru (otvoru) antény. Pre lepšie pochopenie tohto pojmu si predstavme prijímaciu anténu v podobe rohovej antény, na ktorú dopadá rovinná vlna (obr. 2.57). Ak by táto anténa mohla absorbovať všetku energiu dopadajúcu na jej otvor (apertúru), potom by sa výkon prijímaný anténou rovnal $$\začiatok(rovnica)P=pA\end(rovnica)\tag(2,143) $$

Elektromagnetická vlna dopadajúca na otvor antény sa vybudí v anténe so vstupnou impedanciou Z A= R A+ ix A elektromotorická sila V. Časť prijímaného výkonu antény sa prenáša do prijímača, ktorý má vstupnú impedanciu Z 0 =R 0 +iX 0 (obr. 2.58). Potom prúd, ktorý prechádza do prijímača pripojeného k anténe je $$\begin(rovnica)I_A=\frac(V)(Z_0+Z_A)\end(rovnica)\tag(2.144)$$ a výkon rozptýlený v prijímač je $$\začiatok(rovnica)P_0=I_A^2R_0=\frac(V^2R_0)(\left(R_A+R_0\right)^2+\left(X_A+X_0\right)^2) \end( rovnica) \tag(2,145)$$

Stačí to jednoducho ukázať maximálny výkon, pridelené v prijímači, zodpovedá podmienke prispôsobenia odporu, podľa ktorej R A= R 0 a - X A= X 0 .

Predstavujeme koncept efektívna otváracia plocha, čím rozumieme pomer výkonu vstupujúceho do prijímača R 0 na hustotu výkonu R incident s otvorom antény: $$\začiatok(rovnica)A_(eff)=\frac(P_0)(p)\koniec(rovnica)\tag(2,146)$$

Pre bezstratovú anténu ( R n = 0) podľa vzorca (2.136) R A= R izl. Potom s plným súhlasom, t.j R 0 =R izl dostaneme vzorec pre maximálnu hodnotu efektívnej plochy otvorenia (rovnice)\tag(2,147)$$

V tabuľke. sú uvedené hodnoty 2,4 A eff max pre niektoré typy antén.

Pre skutočné antény hodnota A eff max je vždy menšia ako fyzická plocha otvoru antény. Na odhad efektívnej plochy apertúry antény je zavedený koncept faktora využitia plochy apertúry, ktorý sa rovná pomeru efektívnej plochy apertúry antény k fyzickej ploche otvoru: $$\ začiatok(rovnica)K_(ip)=\frac(A_(eff))(A_( f))\koniec(rovnica)\tag(2,148)$$

Maximálna hodnota faktora využitia plochy apertúry dosahuje (pre ideálne antény) hodnotu K un = 1. Za veľmi dobré antény hodnota faktora využitia povrchu dosahuje hodnoty 0,7 ... 0,8.

Aktuálne ja A v anténe s odolnosťou voči žiareniu R A je zdrojom prežiarenej vlny s mocnosťou $$\začiatok(rovnica)P_(ras)=I_A^2R_A\koniec(rovnica)\tag(2,149)$$

Pomer výkonu režiareného anténou k hustote výkonu dopadajúceho na otvor antény R, určuje oblasť prežiarenia (rozptylová clona) A ras: $$\začiatok(rovnica)A_(ras)=\frac(P_(ras))(p)=\frac(V^2R_A)(\left(R_A+R_0\right)^2+\left(X_A +X_0\vpravo)^2)\end(rovnica)\tag(2,150)$$

Pre skratovanú anténu plne prispôsobenú dopadovému poľu, A preteky = A eff max. S nezhodou antén $$\začiatok(rovnica)\alpha_(rast)=\frac(A_(rast))(A_(eff\;max))\end(rovnica)\tag(2,151)$$, kde α rast ≤ 1 .

Ak je strata odolnosti R n > 0, potom sa časť energie uvoľní v anténe vo forme tepelnej energie. Dá sa zaviesť koncept oblasti straty $$\začiatok(rovnica)A_(p)=\frac(I_A^2R_p)(p)\koniec (rovnica)\tag(2,152)$$

Teraz je celková clona $$\začiatok(rovnica)A_(\sum)=A_(eff)+A_(ras)+A_(n)=\frac(I_A^2)(p\left(R_0+R_(ev )+ R_(p)\vpravo))\end(rovnica)\tag(2,153)$$

Na obr. 2.59 sú uvedené grafy závislosti jednotlivých komponentov ALE n a celková clona AΣ z pomeru odporov R 0 /R izl.

Existuje trieda apertúrnych antén. Tieto antény sú parabolické antény(tu clona - otvor zrkadla), antény klaksónu (apertúra - otvor klaksónu) atď.

Mernou jednotkou pre oblasť otvoru môže byť buď meter štvorcový alebo λ2.

Faktor využitia plochy otvoru je určený vzorcom (2.148).

Pre triedu clony antény K a n< 1, но для некоторых типов антенн значение этой величины может и превышать 1. К последним относятся антенны поверхностной волны и большинство drôtové antény.

Vzťah medzi efektívnou plochou otvoru A eff, smerový koeficient D a dĺžka vojny λ sa zapíše ako $$\začiatok(rovnica)A_(eff)=\frac(\lambda^2D)(4\pi)\koniec(rovnica)\tag(2,154)$$

Na obr. 2.60 zobrazuje grafy závislosti A eff ( D, λ). Vzťah medzi A eff a šírku lúča v dvoch rovinách α E a α H možno stanoviť pomocou vzorca (2.128).

Prijímacia anténa, ktorá absorbuje silu elektromagnetického poľa pri páde na ňu elektromagnetická vlna, je druh obrazovky pre rádiové vlny. Na obr. 2.61 je schematicky znázornené rozloženie poľa za prijímacou anténou.

Z obrázku je zrejmé, že bezprostredne za prijímacou anténou sa intenzita elektromagnetického poľa znižuje.

Pre polvlnový dipól je efektívna plocha otvoru elipsa (obr. 2.62) s hlavnou osou A E = 3A/4 a vedľajšia os A H = X/4.

Pre antény s povrchovou vlnou, napríklad anténa Uda - Yagi, je vzťah medzi lineárnymi rozmermi efektívnej apertúry a šírkou vyžarovacieho diagramu antény v dvoch hlavných rovinách α E a α H stanovený vzťahmi $$\begin (rovnica)A_E=2\sqrt(\frac(A_ (eff)\alpha_E)(\pi\alpha_H))\koniec(rovnica)\tag(2,155)$$ $$\začiatok (rovnica)A_H=2\sqrt (\frac(A_(eff)\alpha_H)(\ pi\alpha_E))\end(rovnica)\tag(2,156)$$

Ak sú dve alebo viac elementárnych antén umiestnených blízko seba (napríklad nad sebou, obr. 2.63), potom na zníženie straty zisku výsledného anténneho systému je potrebné, aby efektívne plochy apertúry čiastočné anténne prvky sa neprekrývajú. V tomto prípade je najvýhodnejšie usporiadať prvky anténneho systému tak, aby okraje čiastkových účinných plôch apertúry boli vo vzájomnom kontakte.

Pre mriežku žiaričov priečneho žiarenia (obr. 2.64) sa lineárne rozmery efektívnej apertúrnej plochy jedného prvku vypočítajú podľa vzorcov $$\begin(equation)A_E=\sqrt(\frac(A_(eff) \alpha_E)(\alpha_H))\end( rovnica)\tag(2.157a)$$ $$\begin(rovnica)A_H=\sqrt(\frac(A_(eff)\alpha_H)(\alpha_E))\koniec (rovnica)\tag(2,157b)$$

Porovnanie vzorcov (2.156) a (2.157) ukazuje, že v druhom prípade sú lineárne rozmery efektívnej plochy otvoru približne o 12 % menšie ako pri použití rovnakých prvkov v pozdĺžnych vyžarovacích anténach. Pozrime sa na pár príkladov.

Na svorkách prijímacej antény vo forme polvlnového dipólu prijímajúce rádiové vyžarovanie s vlnovou dĺžkou λ = 2 m a zaťažené odporom R 0 = R izl \u003d 73 Ohm, indukuje sa napätie U A = 0,1 mV. Je potrebné „vypočítať výkon žiarenia stanice umiestnenej na diaľku r= 100 km od prijímacej antény za predpokladu, že ako vysielacia anténa je použitý polvlnový dipól a obe antény sú voči sebe orientované maximami vyžarovacích diagramov.

1. Elektromotorická sila na výstupe z prijímacej antény V = 2 U A \u003d 2 0,1 10 -3 \u003d 2 10 -4 V.

2. Efektívna plocha otvoru pre polvlnový dipól (pozri tabuľku 2.4) A eff \u003d 0,13λ 2 \u003d 0,13 2 2 \u003d 0,52 m 2.

3. Hustota výkonu v mieste prijímacej antény p = V 2 /4A eff R izl \u003d (2 10 -4) 2 / 4 0,52 73 \u003d 2,63 10 -10 W / m 2.

4. Výkon žiarenia vysielacej antény P izl = 4π r 2 p/G\u003d 4π (100 10 3) 2 2,63 10 -10 / 1,64 \u003d 20,1 W.

Šírky vyžarovacieho diagramu antény Uda-Yaga, pracujúcej pri vlnovej dĺžke λ = 2 m, sa rovnajú α E = 25° a α H = 35°. Táto anténa je zaťažená prispôsobenou impedanciou R 0 = 75 ohmov. hustota výkonu elektromagnetického poľa dopadajúceho na anténu, p= 2,63 10 -10 W / m 2. Je potrebné určiť napätie na výstupných svorkách tejto antény.

1. Pomocou nomogramu znázorneného na obr. 2.54, pre dané hodnoty α E = 25° a α H = 35° určíme zisk antény G= 15,l dB.

2. Pomocou grafov znázornených na obr. 2,60 podľa známych hodnôt G= 15,l dB a α = 2 m definujeme A eff = 16,5 m2.

3. Pomocou vzorca (2.147) určíme EMF: $$V=\sqrt(4pR_(izl)A_(eff))=\sqrt(4\cdot(2,63\cdot(10^(-10))\cdot (73)\cdot(16,5)))=1,12 mV$$

1. Pomocou grafov znázornených na obr. 2,60, podľa daných hodnôt α E a α H určíme efektívnu plochu otvoru A eff \u003d 4,5λ 2.

2. Pomocou vzorca (2.156) nájdeme: $$H=A_H=2\sqrt(\frac(A_(eff)\alpha_H)(\alpha_E))=\sqrt(\frac(4,3\lambda^2) (35))(25))=2,8\lambda$$

3. Keď je vzdialenosť medzi podlahami dvojpodlažnej antény H= 2,8λ dostaneme maximálna hodnota zisk, ktorý, ako už vieme, sa realizuje za podmienky, že okraje účinných plôch otvoru oboch anténnych prvkov sú vo vzájomnom kontakte.

4. Pre vlnovú dĺžku λ = 2 m požadovaná vzdialenosť H= 5,6 m.

Poznač si to dvojité priblíženie clona antény vedie k dvojnásobnému zvýšeniu zisku (+3 dB).

Na výpočet rádiových komunikačných spojení sa zaviedol pojem faktor útlmu δ: lambda^2(r^2))\end(rovnica)\tag(2,158)$$ kde P A je výkon prijímaný prijímacou anténou s účinnou plochou otvoru A eff pr; P rad - výkon vyžarovaný vysielacou anténou s účinnou plochou otvoru A eff pruh; r- vzdialenosť medzi vysielacou a prijímacou anténou, m; λ - vlnová dĺžka, m.

Vzorec (2.158) sa získa za predpokladu, že antény nemajú žiadne straty, sú navzájom orientované najlepšia cesta a tiež za predpokladu, že vzdialenosť medzi nimi je $$\začiatok(rovnica)r\geq\frac(2d^2)(\lambda)\end(rovnica)\tag(2,159)$$ kde d- najväčšia lineárna veľkosť antény; λ je vlnová dĺžka.

V prípade, že sa rádiové vlny šíria blízko zemského povrchu, môže sa okrem priamej vlny vyskytnúť aj odrazená vlna. Výsledkom interakcie týchto dvoch vĺn je zmena hodnoty δ, vypočítaná podľa vzorca (2.158). Skutočná hodnota faktora útlmu δ P sa pohybuje v rozmedzí 0< δ р < 4δ.

Pokračujme príkladmi.

Vyžarovací výkon vysielacej polvlny dipólová anténa P izl = 20,1 W. Je potrebné vypočítať výkon rozptýlený v zodpovedajúcom zaťažení prijímacej antény pri R 0 = 73 Ohm a za predpokladu, že A vedľajší pruh \u003d 16,5 m 2, A eff pr \u003d 0,13 m 2 a λ \u003d 2 m.

1. Pomocou vzorca (2.158) nájdeme $$P_A=P_(izl)\frac(A_(eff.trans)A_(eff.pr))(\lambda^2(r^2))=20,1\ frac (0,13\cdot(2^2)\cdot(16,5))(2^2\left(10^5\right)^2)=43\cdot(10^(-10)) W$ $

2. Napätie na výstupných svorkách antény $$U=\sqrt(P_(A)R_(0))=\sqrt(43\cdot(10^(-10))\cdot(73))=0,53\cdot ( 10^(-3)) B$$.

Upozorňujeme čitateľa na fakt, že niekedy sa výkon udáva v decibeloch, pričom úroveň 0 dB zodpovedá výkonu 1 watt.

Ak R izl = 20,1 W resp R izl \u003d 10 lg 20,1 \u003d +13 dB / W, potom R A = = 43 10 -10 W alebo R A \u003d 10 lg 43 10 -10 \u003d -83,6 dB / W.

Účinná plocha antény je plocha ekvivalentu plochá anténa s rovnomerným rozdelením amplitúdy a fázy a maximálnym faktorom smerovosti (DPC) rovným DPC uvažovanej antény. Z tejto oblasti anténa nasmerovaná na zdroj signálu absorbuje energiu dopadu elektromagnetická radiácia. Pre uľahčenie vysvetlenia zvážte efektívnu oblasť prijímacej antény. Absorbovaný výkon antény P definovaný ako

P = P d A

Tu P d- hustota toku energie (špecifický výkon na jednotku povrchu) dopadajúcej elektromagnetickej energie a A- plocha otvoru (geometrická plocha) antény. Zosilnenie antény G priamo úmerné geometrickej ploche antény A. Môže sa zvýšiť zaostrením žiarenia iba jedným smerom a znížením žiarenia vo všetkých ostatných smeroch. Preto čím užšia je šírka lúča, tým vyšší je zisk antény. Vzťah medzi ziskom antény a jej plochou je vyjadrený vzorcom, ktorý zahŕňa aj účinnosť antény:

Tu λ - vlnová dĺžka a η - Účinnosť antény, ktorá je vždy menšia ako jedna:

Tu Ae je efektívna plocha (apertúra) antény, ktorá je definovaná ako fyzická plocha antény vynásobená účinnosťou antény. Ak je účinnosť antény 1 (alebo 100%), znamená to, že všetka energia dodávaná vysielačom do vysielacej antény je vyžiarená do priestoru. Ak toto prijímacia anténa, potom pri jednotkovej účinnosti všetka energia prijatá anténou vstupuje do prijímača. V praxi sa však časť energie vždy stratí vo forme tepelnej energie, ktorá sa vynaloží na ohrev konštrukčných prvkov antény a napájača.

Nahradenie plošného produktu efektívnosťou Aη do efektívnej oblasti Ae, dostaneme:

Tento vzorec sa používa v tejto kalkulačke. Je z neho vidieť, že pre danú efektívnu plochu antény sa jej zisk zvyšuje so štvorcom vlnovej dĺžky, alebo pri konštantnej vlnovej dĺžke je zisk antény priamo úmerný jej efektívnej ploche. Všimnite si, že pre apertúrne antény, ako sú rohové alebo parabolické, sa efektívna plocha vzťahuje na geometrickú plochu a je vždy menšia ako táto plocha. Avšak pre drôtové antény (napríklad dipóly, dipóly, vlnové kanálové antény) je efektívna plocha zvyčajne oveľa (niekedy desiatky krát) väčšia ako fyzická plocha antény.

Príkon antény (KU) G, bežne označovaný jednoducho ako zisk, je pomer vyžiareného výkonu zo smerovej antény k vyžiarenému výkonu z ideálnej všesmerovej antény, pričom vstupy oboch antén sú napájané rovnakým výkonom. Zisk je bezrozmerná veličina, častejšie sa však vyjadruje v decibeloch (dB, výkonový pomer) alebo izotropných decibeloch (dBi, dBi, tiež výkonový pomer). Izotropný decibel charakterizuje zisk antény v porovnaní s ideálnou izotropnou anténou, ktorá vyžaruje energiu rovnomerne vo všetkých smeroch.

Napríklad určme efektívnu oblasť ruského ďalekohľadu RT-70, ktorý sa nachádza na Kryme neďaleko Evpatoria.

Zosilnenie antény G= 69,5 dBi alebo 9 000 000.

Priemer antény d= 70 m.

Prevádzková frekvencia f= 5,0 GHz (6 cm).

Geometrická oblasť antény A = πD²/4 = π70²/4 = 3848 m². Zároveň je jeho efektívna oblasť

Ako vidíme, efektívna plocha je iba 67% geometrickej plochy antény.

Vypočítajme teraz efektívnu plochu 5-prvkovej vlnovej kanálovej antény (tiež nazývanej Yagi-Uda anténa, Uda-Yagi anténa alebo jednoducho Yagi anténa podľa japonských vynálezcov), ktorá pracuje na frekvencii 500 MHz a má zisk 40 dBi, čo zodpovedá bezrozmernému zosilňovaciemu faktoru 10 . Dĺžka aktívneho prvku je o niečo menšia ako polovica vlnovej dĺžky 0,5λ = 30 cm, kde λ = 60 cm je vlnová dĺžka.

Priemer kruhu s plochou 0,28 metrov štvorcových. m je definované ako

To znamená, že pre aktívny prvok s dĺžkou asi 0,5λ = 30 cm dostaneme kruh s priemerom 60 cm (presnejšie elipsu).

Táto príručka bola zostavená z rôznych zdrojov. Ale jej vznik podnietila útla knižka „Hromadná rozhlasová knižnica“ vydaná v roku 1964, ako preklad knihy O. Kronegera v NDR v roku 1961. Napriek svojej starobylosti je moja stolová kniha(spolu s niekoľkými ďalšími sprievodcami). Myslím si, že čas nad takýmito knihami nemá moc, pretože základy fyziky, elektrotechniky a rádiotechniky (elektroniky) sú neotrasiteľné a večné.

Základné parametre vysielacích antén

Radiačný odpor súvisí s výkonom vyžarovaným anténou a prúdom napájajúcim anténu

R Σ = P Σ / I a

Tu R Σ výkon vyžarovaný anténou, W; Odolnosť voči Riz-žiareniu, ohm; Ia- efektívna hodnota prúd, a. Hodnota R závisí od anténneho čipu, jeho rozmerov (vo vzťahu k vlnovej dĺžke) a miesta pripojenia napájača. IN všeobecný prípad odolnosť voči žiareniu má komplexný charakter, t.j. okrem aktívnej zložky má aj reaktívny Xiz. Dokončiť aktívny odpor anténa RA je súčet radiačného odporu R Σ a odolnosť voči strate Rn

RA = R Σ + R p

Koeficient užitočná akcia(účinnosť) η antény Pomer vyžiareného výkonu k príkonu

η = R Σ / (R Σ + R p)

Účinnosť väčšiny typov naladený vysielacích antén je blízko k jednote.

Vzor antény Závislosť intenzity poľa vo vzdialenom bode od smeru. Zvyčajne sa vzor žiarenia odoberá v dvoch rovinách - horizontálnej a vertikálnej. Na posúdenie smerovosti antény v akejkoľvek rovine sa používa koncept šírky vyžarovacieho diagramu, čo znamená, že šírka hlavného laloku sa počíta na úrovni intenzity poľa 0,7 (alebo na úrovni 0,5 výkonu). . Faktor smerovosti antény (DFA) D- číslo, ktoré ukazuje, koľkokrát je potrebné zvýšiť výkon vysielača, aby sa pomocou všesmerovej antény dosiahla rovnaká intenzita poľa v bode ležiacom v danej vzdialenosti v smere maximálneho žiarenia. Faktor smerovosti je jednoznačne určený priestorovým vyžarovacím diagramom antény. Ak je známa šírka vyžarovacieho diagramu antény v horizontálnej a vertikálnej rovine, potom sa faktor smerovosti nájde pomocou nasledujúceho približného vzorca:

D = 41253 / Ф 0 θ 0

kde: F 0- smerovosť antény v horizontálnej rovine, ° θo- smerovosť antény vo vertikálnej rovine, °. Zvýšenie výkonu antény G je produktom smerovosti a účinnosti a plne charakterizuje výkonový zisk, ktorý anténa poskytuje v porovnaní s ideálnym všesmerovým žiaričom (bez strát) -

frekvenčná odozva antény a šírka pásma charakterizujú schopnosť antény pracovať v rozsahu frekvencií. Frekvenčná charakteristika je frekvenčná závislosť prúdu napájajúceho anténu a šírka pásma je frekvenčný rozsah, v ktorom prúd neklesne pod 0,7 svojej maximálnej hodnoty.

Parametre prijímacej antény

Skutočná výška hd Množstvo, ktorým sa znásobí napätie elektrické pole na prijímacom mieste prijať e. d.s., vyvinuté anténou. hd závisí od typu antény a jej relatívnych rozmerov (vzhľadom na vlnovú dĺžku). Fyzicky sa hd rovná výške imaginárnej antény, ktorá má rovnakú schopnosť prijímať rádiové vlny ako skutočná anténa, ale v ktorej má prúd po celej dĺžke konštantnú hodnotu, rovná prúdu na antinode skutočnej antény I Ap(obr. 1). Koncept „efektívnej výšky“ je vhodné použiť pri výpočte jednej vibračné antény nie dlhšie ako λ/4. Efektívna plocha antény Aeff určuje tú časť oblasti prednej časti rovinnej vlny, z ktorej anténa odoberá energiu. Koncept efektívnej plochy sa používa pri výpočte multivibrátora a iných zložité antény(tento koncept možno použiť aj na anténu s jedným vibrátorom).

Obr. Aktívna výška antény.

Efektívna plocha antény a faktor smerovosti súvisia s nasledujúcim vzťahom:

D \u003d 4π Aeff / λ 2

Kde: Eff A λ2 merané v rovnakých jednotkách, napríklad - m 2. Výkon signálu na vstupe prijímača, prispôsobený anténe, je rovný;

P A \u003d (E 2 o A eff) / 120 π

kde: E 0- intenzita poľa, w/m; Eff- efektívna plocha antény, m 2 ; R A- výkon v anténe, watty. model žiarenia E.f. závislosť od. antény zo smeru príchodu vlny. Šírka lúča je uhol, v ktorom je e. d.s. anténa neklesne pod 0,7 svojej maximálnej hodnoty. Účinnosť η A Pomer výkonu odoberaného z antény k výkonu prijatému anténou z elektromagnetickej vlny. Faktor smerovosti antény (DFA) D Číslo označujúce čas krát moc odoberaný z antény presahuje výkon, ktorý by mohol byť prijatý tento prípad pomocou všesmerovej antény s rovnakou účinnosťou. Hodnota súčiniteľa smerovosti je úplne určená priestorovým vyžarovacím diagramom antény. Zvýšenie výkonu antény G Číslo udávajúce, koľkokrát výkon odoberaný z antény prevyšuje výkon, ktorý by sa dal odobrať za rovnakých podmienok z všesmerovej antény bez straty. Čo sa týka vysielacej antény,

G= ηAv D

Vstupná impedancia antény Z A Impedancia antény pri prevádzková frekvencia v miestach pripojenia. Všeobecne Z A(ako aj vyžarovací odpor vysielacej antény) má aktívne aj reaktívne zložky. Frekvenčná odozva antény Závislosť vstupnej impedancie antény od frekvencie. Pre antény existuje princíp reciprocity, podľa ktorého tá istá anténa pri práci na vysielaní a príjme má rovnaké vlastnosti (DPC, účinnosť, vyžarovací diagram atď.). To predpokladá zachovanie spôsobu pripojenia k anténe.

Vibračné antény

Hlavné údaje jednoduchých vibračných antén sú uvedené v tabuľke. IX.1. Anténa typu "wave channel" pozostáva z aktívneho vibrátora, reflektora a niekoľkých direktívov. Má vysokú smerovosť pozdĺž osi (v smere od aktívneho vibrátora k direktorom).

Ryža. 2 Typ antény "Wave channel"

Odporúčané rozmery vibrátorov a vzdialenosti medzi nimi sú na obr. 2. Konečná veľkosť sa vykonáva experimentálne. Ak chcete zmenšiť veľkosť, môžete odstrániť dva predné režiséry. Zvýšenie vyššieho počtu riaditeľov je neúčinné. Smerovosť anténneho "vlnového kanála" je určená približným vzorcom

kde n- počet riaditeľov.

Slučkové antény

Slučková anténa (obr. IX.3) je plochá cievka ľubovoľného prierezu. Celková dĺžka drôtu slučkovej antény je zvyčajne krátka v porovnaní s vlnovou dĺžkou

Tu: n- počet otáčok rámu; lw- dĺžka jednej otáčky. V tomto prípade diagram žiarenia nezávisí od tvaru časti rámu a má tvar znázornený na obr. 4.

Ryža. 4. Vyžarovací diagram slučkovej antény.

Pri práci na recepcii napr. d.s., indukovaná na ráme, sa rovná:

e = (n S / λ) 2π cos φE

kde: e- napr. d.s., indukované pozdĺž rámu, v; S- plocha rámu, m 2; λ - vlnová dĺžka, m; E- intenzita poľa, w/m; φ- uhol medzi smerom príjmu a rovinou rámu, °, n je počet závitov.

Odolnosť proti žiareniu slučkovej antény: R Σ \u003d 31200 (nS / λ 2) 2 ohmy

Zvyčajne R veľmi malý, a preto je účinnosť systému nízka. Slučková anténa sa zvyčajne používa iba na príjem.

Prijímacie feritové antény

Feritové antény sú široko používané v malých rádiových prijímačoch v pásmach LW a MW a používajú sa aj v pásmach HF a VHF. Feritová anténa pozostáva z feritovej tyče, na ktorej je umiestnená anténna cievka, ktorá funguje ako indukčná vetva. vstupný obvod. Podľa princípu činnosti je ferditová anténa magnetická, podobne slučková anténa. Účinnosť feritovej antény v pásmach LW a MW je porovnateľná s kolíkom dlhým 1-2 m. Feritová anténa má smerovosť zodpovedajúcu slučkovej anténe (pozri obr. 4). Výpočet a návrh feritovej antény. Výber feritovej značky sa vykonáva v súlade s frekvenčným rozsahom:

DV μ = 1000-2000; SW μ = 600-1000; KB μ = 100-400; VHF μ = 10-50.

Drôt - jednožilový alebo drôtený drôt (na SV). Typ vinutia - zvyčajne jednoradový kontinuálny (z cievky na cievku). Mali by ste sa snažiť o maximálny faktor kvality anténnej cievky, pretože to určuje účinnosť feritovej antény. Napätie vstupného obvodu

Tu: e- napr. d.s., indukované v anténe; Q- faktor kvality anténneho obvodu, Koordinácia antény so vstupom prvého stupňa prijímača sa zvyčajne vykonáva čiastočným zapnutím anténneho obvodu na vstupe lampy a väzobnej cievky na vstupe tranzistora. Indukčná väzba je flexibilnejšia, pretože pohybom spojovacej cievky je možné meniť spojku v širokom rozsahu. Správna voľba komunikácia hrá najmä dôležitá úloha v tranzistorových prijímačoch kvôli nízkemu vstupnému odporu tranzistorových stupňov. Pre zvýšenie citlivosti tranzistorového prijímača (kvôli efektívnejšiemu použitiu feritovej antény) je anténa pripojená cez emitorový sledovač s vysokou vstupnou impedanciou. Výpočet feritovej antény (obr. 6) spočíva v určení počtu závitov cievky antény. Požadovaná indukčnosť cievky antény sa zistí podľa vzorca:

Lk \u003d 2,53 10 4 / f 2 max C min μH

kde: fmax- maximálna frekvencia rozsahu, MHz; sp- minimálna kapacita obvodu, pf.

Ryža. 6. Feritová anténa. 1-feritová tyč, 2-anténna cievka, 3-spojovacia cievka, x-posun stredu cievky vzhľadom na stred jadra.

Pre najjednoduchšiu jednodielnu tuhou vinutú cievku antény počet závitov:

ω \u003d (L až / L "d až μ až) 1/2

Faktor tvaru L" závisí od pomeru dĺžky cievky k jej priemeru (obr. 7). Koeficient μ až definovaný ako súčin štyroch empirických koeficientov

μ c = μ c m L p L q L

m L - závisí od pomeru dĺžok cievky a jadra a určuje sa podľa grafu na obr. 8; p L - závisí od polohy cievky na tyči a určuje sa podľa grafu na obr. deväť; q L - je pomer druhých mocnín priemerov feritovej tyče a cievky: q L \u003d d 2 / d 2 to ; μ s -efektívna magnetická permeabilita feritovej tyče v závislosti od počiatočnej magnetickej permeability feritu μ n a rozmery tyče (obr. 10).

Na určenie koeficientov t L , p L A L" treba sa spýtať v prvom rade na dĺžku cievky, ktorá je určená súčinom priemeru drôtu neznámym počtom závitov. Preto sa výpočet robí postupnými aproximáciami.

Základné vzorce popisujúce parametre vibračných antén

Typ antény	Rozdelenie prúdu antény	Smerový koeficient	Vzorce na určenie
			prevádzková výška	odolnosť voči žiareniu, ohm	sila poľa* v smere hlavného vyžarovacieho maxima vo vzdialenosti r**, mV/m
Krátky symetrický vibrátor ( l<λ/2 ) s kapacitami na koncoch		1,5	hd = 1	R Σ \u003d 80π 2 (l / λ) 2	E = 6,7 x P 1/2/r
Krátky neuzemnený kolík ( l<λ/4 ) s kapacitou koniec		3	hd = 1	R Σ \u003d 160π 2 (l / λ)	E = 9,5 x P 1/2/r
Krátky symetrický vibrátor ( l<λ/2 ) bez nádob		0,375	HD = 0,5l	R Σ \u003d 20π 2 (l / λ) 2	E = 3,35 x P 1/2/r
Krátky hrot zeme ( l<λ/4 ) bez nádoby na konci		0,75	HD = 0,5l	R Σ \u003d 10π 2 (l / λ) 2	E = 4,75 x P 1/2/r
Polvlnový symetrický vibrátor		1,64	hd = λ/π	73,2	E = 7 x P 1/2/r
Štvrťvlnový uzemňovací kolík		3,28	hd = λ/2π	36,6	E = 10 x P 1/2/r
Polvlnový slučkový vibrátor		1,64	hd = 2λ/π	293	E = 7 x P 1/2/r
P - vyžiarený výkon, W; ** r- vzdialenosť od antény k meraču intenzity poľa

Efektívna plocha antény je plocha ekvivalentnej plochej antény s rovnomerným rozdelením amplitúdy a fázy, ktorá má rovnakú maximálnu hodnotu smerového koeficientu ako daná anténa.

V prípade antény v režime príjmu je efektívna plocha antény (nazývaná aj efektívny povrch antény) charakterizuje schopnosť antény zbierať(zachytiť) tok výkonu elektromagnetického žiarenia dopadajúceho naň a premeniť tento tok výkonu na výkon v záťaži (až do účinnosti antény a kvality prispôsobenia antény k záťaži).

Efektívna plocha antény

A e f f = P Π (\displaystyle A_(eff)=(\frac (P)(\Pi ))), kde

P (\displaystyle P), W - maximálny možný výkon pridelený v záťaži tejto antény; Π (\displaystyle \Pi ), W/m 2 - hustota výkonového toku rovinnej vlny v mieste antény. Účinná plocha antény ako faktor proporcionality medzi P a P je podobné efektívna výška antény ako koeficient úmernosti medzi amplitúdou intenzity elektrického poľa [V/m] dopadajúceho na anténu rovinnej vlny a amplitúdou EMF [V] na svorkách antény.

V dôsledku nerovnomerného rozloženia amplitúdy a fázy a difrakcie rádiových vĺn na anténe je efektívna plocha antény vždy menšia ako jej geometrická plocha (plocha otvoru antény). Elektromagnetické vlny s príliš dlhou vlnovou dĺžkou (v porovnaní s rozmermi antény) sa ohýbajú okolo antény, ak je vlnová dĺžka príliš krátka, ovplyvňujú výrobné chyby antény. Preto sa uvažuje, že rozsah prevádzkových vlnových dĺžok λ antény 20σ< λ < 1 20 D {\displaystyle 20\sigma <\lambda <{\frac {1}{20}}D} , kde σ (\displaystyle \sigma )- chyba vo vyhotovení povrchov antény, D (\displaystyle D)- priemer otvoru. Mimo tohto rozsahu vlnových dĺžok účinná plocha antény prudko klesá.

Pomer plochy otvoru antény k efektívnej ploche antény sa nazýva faktor využitia povrchu(KIP) antény. To znamená, že efektívna plocha antény je úmerná ploche otvoru antény a prístroja. Pre maximalizáciu energetických charakteristík (CPC) je anténa navrhnutá tak, aby jej efektívna plocha bola maximálna, čo sa pri obmedzení plochy otvoru antény (s obmedzením celkových rozmerov antény) dosiahne maximalizácia prístrojového vybavenia. Na tento účel sa snažia zabezpečiť rovnomerné rozloženie amplitúdy a fázy.

Efektívna plocha súvisí s vyžarovacím diagramom (RP) antény a jej smerovým faktorom:

A eff = λ 2 Ω a = D 0 λ 2 4 π (\displaystyle A_(eff)=(\frac (\lambda ^(2))(\Omega _(a)))=D_(0)(\frac (\lambda ^(2))(4\pi ))), kde Ω a = ∫ 4 π A (θ , φ) d Ω (\displaystyle \Omega _(a)=\int \limits _(4\pi )A(\theta ,\varphi)d\Omega )

Efektívny priestorový uhol; A (θ , φ) (\displaystyle A(\theta ,\varphi))- normalizované na maximálny anténny vzor; D 0 (\displaystyle D_(0))- maximálna hodnota smerového zisku antény.