Назначение антенн Оставить комментарий

Антенны служат для формирования и приема электромагнитных сигналов. Любая антенна является обратимой и может быть использована как для передачи, так и для приема (свойство дуальности), при этом электрические характеристики антенны остаются неизменными.

Передающая антенна преобразует энергию токов высокой частоты поступающую с выхода передатчика по линии передачи (кабелю или волноводу) в энергию электромагнитных волн.

Антенны служат для преобразования радиоволн в переменный электрический ток и наоборот. Какая либо антенна может работать в режиме приема и режиме передачи сигнала.

 

К основным характеристикам антенн относят:
– полоса пропускания
– направленность
– коэффициент усиления
– входящее сопротивление
– габариты

Полоса пропускания.

Антенны проектируют и изготовляют с учетом рабочего интервала частот — полосы пропускания. У одних конструкций она может быть шире, у других уже. Для различных задач разные.

Направленность.

Направленной антенну называют, если ее мощность излучения в одну из сторон существенно больше, чем в другие. Для визуализации, можно показать, как меняется мощность в зависимости от направления, строят диаграммы направленности.

Ненаправленные антенны, работают на приемо-передачу одинаково и захватывают 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.