Файл: Терсин, В. Я. Радиоэлектроника и радиотехнические измерения учебник для школ техников ВМФ.pdf

любого радиотехнического устройства является антенна. Она предназначена для излучения и приема радиосиг­ налов и представляет собой колебательный контур, отличающийся от обычного контура тем, что индуктив­ ность и емкость не сосредоточены в катушке и конден­ саторе, а распределены по длине всего провода. По­ этому в антенне магнитное и электрическое поля также не замкнуты в ограниченном объеме катушки и конден­ сатора, а расположены вдоль всего провода антенны, что и позволяет ей излучать электромагнитную энергию. Любая антенна обладает свойством обратимости, т. е. она может использоваться в качестве передающей и приемной. Передающая антенна преобразовывает высо­ кочастотные колебания в свободные электромагнитные волны, распространяющиеся в окружающем простран­ стве.

При приеме радиосигналов в той же антенне проис­ ходит обратное преобразование.

Электрическое и магнитное поля органически свя^ заны между собой и взаимно обусловливают друг дру­ га. По существу, оба рассматриваемых поля являются характеристиками единого электромагнитного поля —

поля излучения.

Будучи возбужденным в пространстве, поле излуче­ ния оказывается уже несвязанным с излучающим заря­

26

дом q (или антенной); оно распространяется и в том случае, если -возбудивший его заряд исчезнет.

Электрическое и магнитное поля антенны представ­ ляют собой бегущие волны, распространяющиеся по всем направлениям от возбудившего их заряда.

Поле излучения переносит электромагнитную энер­ гию в пространстве в направлении его распространения. Энергия электромагнитных волн, т. е. поля излучения, яв­ ляется преобразованная антенной энергия высокой ча­ стоты, выработанной передатчиком.

Для характеристики ориен­

тации векторов £ и Я электро­ магнитного поля вводят поня­

ввертикальной плоскости.

Если же излучатель расположен горизонтально, то излу­ чаемые им волны имеют горизонтальную поляризацию

(рис. 3.1.).

К а ч е с т в е н н ы е п о к а з а т е л и а н т е н н ы . Ка­

магнитных волн, излучаемых антенной. Эта мощность имеет активный характер, так как' рассеивается в про­ странстве. Ее можно выразить через активное сопро­ тивление,. называемое сопротивлением излучения:

Сопротивление излучения характеризует способность, антенны к излучению радиоволн при данной силе тока, возбуждаемого в антенне.

2. Мощность потерь Рп— мощность, расходуемая передатчиком в земле, проводах и изоляторах антенны.

27

Она является также активной и может быть выражена через активное сопротивление — сопротивление потерь:

3. Мощность в антенне Ра— мощность, подводимая к антенне от передатчика. Она состоит из излучаемой мощности и мощности потерь:

Р* = Яизл + РП= 1\ (Яим + /?п).

Мощности в антенне соответствует активное сопро­ тивление

Сопротивления Ra, Rmn, Rn являются параметрами ан­ тенны.

4. К. п. д. антенны — отношение излучаемой мощно­ сти ко всей мощности, подводимой к антенне:

5.Диаграммой направленности антенны называется графически представленная зависимость излучаемой или принимаемой энергии радиоволн от направления. Диа­ грамму направленности обычно снимают в двух пло­ скостях: горизонтальной и вертикальной. Строят ее в полярной или прямоугольной системе координат.

6.Шириной диаграммы направленности называется угол 20, в пределах которого мощность электромагнит­ ного поля уменьшается не более чем в два раза по сравнению с максимальной мощностью излучения.

Зависимость тока антенны от частоты питающего генератора называется частотной характеристикой ан­ тенны (рис. 3.2). Ее «завалы» на частотах fm[n и /Шах

показывают ослабление тока при отклонении частоты генератора от резонансной частоты антенны, что приво­ дит к искажению сигнала.

Для получения максимального тока в антенне ее на­ страивают, как правило, конденсатором переменной ем­ кости в резонанс с частотой передатчика. При индук­

28

тивной связи с генератором антенна является вторич­ ным контуром и в ней получаетсярезонанс напря­ жений.

Идеальная х арант ерист ина

дмин чес ■?маис

Рис. 3.2. Частотная характеристика антенны

§ 2. Типы антенн

Простейшая антенна — это симметричный вибратор. Он представляет собой четвертьволновую разомкнутую линию. Симметричный вибратор называют еще полу­ волновым, так как на его длине укладывается одна по­ луволна тока (напряжения). Большинство свойств двух­ проводной линии сохраняется и у вибратора. На его концах возникают узлы тока и пучности напряжения. Распространение тока и напряжения вдоль вибратора получается такое же, как и вдоль проводов линии. Установлено, что в вибраторе существует режим сме­ шанных волн, т. е. имеются и стоячие, и бегущие волны. Стоячие волны указывают на колебание энергии (т. е. на переход электрической энергии в магнитную и обрат­ но), бегущие обусловлены излучением энергии в про­ странство и активными потерями в проводах.

Основное отличие вибратора от линии состоит в его способности хорошо излучать радиоволны. Двухпровод­ ная линия слабо излучает энергию, так как магнитные поля обоих проводов почти полностью взаимно компен­ сируются вследствие противоположных направлений то­ ков в проводах. В вибраторе обе половинки проводов расположёны на одной линии и токи в них совпадают по направлению, а излучения от этих токов, скла­ дываются. Сопротивление излучения симметричного

29

вибратора равно 73 Ом. Его можно также рассчитать по формуле

=80*2

где /гд— действующая высота антенны. Формула спра­

ведлива при/гд< - | - . К. п. д. симметричного вибратора

равен 0,9 и выше.

Питающая линия (фидер) подключается к симме­ тричному вибратору в точках а и б (рис. 3.3). Отноше* ние напряжения в точках подключения фидера к току вибратора в этих же точках называется входным сопро­ тивлением вибратора. В

общем случае оно является комплексным и зависит от длины волны, длины и диа­ метра вибратора, положе­ ния точек подключения фи­ дера.

Имеются еще способы питания вибратора с концов с помощью коаксиального фидера, расходящегося и однопроводного фидера. При

этих способах питания необходимо согласование фиде­ ров с входным сопротивлением вибратора, так как фи­ дер является несимметричным.

няется в виде штыря, который может складываться и выдвигаться. Применяется в основном в переносных приемниках и радиостанциях малой мощности. Пуч­ ность тока и узел напряжения для такой антенны обра­ зуются у земли, а на конце штыря узел тока и пучность напряжения. Зависимость длины штыря от длины волны выражается соотношением Х = 41, где I — длина штыря.

Максимум излучения несимметричной антенны на­ правлен вдоль зем^и, т. е. эта антенна более всего при­ годна для связи поверхностными волнами.

30