Меню Закрыть

Какие бывают антенны: 404 — несуществующая страница

Содержание

Какие бывают антенны

Какие бывают антенны?

По назначению антенны бывают для портативных станций, для установки на автомобиль, для установки на базу.

По поляризации антенны бывают с вертикальной и горизонтальной поляризацией, теоретически на одной частоте можно работать двум парам пользователей с разной поляризацией, почти не мешая друг другу, с SSB даже четырем (на практике это никогда не получится из-за вращения плоскости поляризации при переотражениях радиосигнала).

Антенны вертикальной поляризации — штыревые антенны, длинный провод, вертикальный диполь, горизонтальной — горизонтальный диполь.

По направленности — ненаправленные (излучающие во все стороны одинаково, с круговой диаграммой направленности) и направленные (излучающие преимущественно в каких-то направлениях). Ненаправленные штыри, вертикальный диполь, направленные — горизонтальный диполь, рамки, длинный провод. Направленные антенны имеют преимущество по дальности связи при прочих равных, но по определённым направлениям. Ненаправленные антенны позволяют связываться со всеми направлениями одинаково (удобно для связи с автомобилем, например).

Что такое базовая антенна?

Это антенна, установленная неподвижно на мачте, работает только с одного места, обычно это дом или дача. Может быть любого типа, естественно, должна быть настроена в резонанс по частоте и волновому сопротивлению.

Что такое автомобильная антенна?

Это антенна, специально рассчитанная на установку на машину. Обычно это укороченный штырь с согласующей катушкой, закрепляемый жестко на врезке в крышу или на водостоке на специальном кронштейне, или на магнитном основании. Кузов машины служит противовесом.

Что такое балконная антенна?

Это антенна, предназначенная для установки на балкон или окно городской квартиры, если нет возможности поставить антенну на крышу. Она менее эффективна, чем обычная базовая, но вполне пригодна для связи. Если на балконе есть железная обрешётка, то на неё можно закрепить обычный автомобильный штырь. Популярны антенны бумеранг и мини-бумеранг (он заметно меньше бумеранга, но, соответственно, не так эффективен). Все «балконки» в той или иной степени обладают направленностью, т.е. в каких-то направлениях работают плохо, к тому же их экранирует здание.

Какие антенны больше распространены (для базы)?


GP, «гpаунд-плейн» (четвертушка) — это штырь длиной четверть волны, т.е. в диапазоне 27 МГц это 2,7 м., и с 3-мя или больше противовесами такой же длины, расположенными под углом 40-45 градусов к вертикали (наклоненными вниз) равномерно во все стороны. Эта антенна наиболее распространена у «самодельщиков».

1/2 (половинка) это штырь длиной полволны, т.е. 5.5 м., работает без противовесов. По эффективности проигрывает 5/8.

5/8 (пять восьмых) — штырь длиной 6.5м. с небольшими (0.1-0.2 длины волны) противовесами.

5/9 (пять девятых), тоже без противовесов, это штырь длиной 6м., сочетает в себе преимущества 1/2 и 5/8, но сложно настраивается.

Яги (YAGI) — это направленная антенна из двух или трёх диполей.

Что такое противовес?

Противовесы — это провода или металлические трубки, играющие роль радиотехнической земли, повышающей эффективность антенны. Применяются вместо обычного заземления. Подключаются к внешней части антенного разъема станции (усилителя) или контакту «Земля», для штырей — к заземляемой детали основания. Для переносок роль земли (противовеса) играет тело оператора. Чем противовесов больше, тем лучше.

Для чего в антенне нужна удлиняющая катушка?

Большая длина вибратора и противовесов часто неприемлема, поэтому в вибратор и противовесы включают катушки индуктивности, которые доводят уменьшенную физическую длину вибратора до эквивалентной нормы. Как правило, такая катушка определяет максимальную мощность антенны, т.е. чем более толстым проводом выполнена катушка, тем больше мощность антенны.

Какую антенну выбрать?

Сильно зависит от поставленной задачи и имеющихся денег. По деньгам, в общем случае, чем дороже, тем лучше (хотя бывают редкие исключения). По размерам — чем физически излучатель больше, тем он эффективнее, в идеале для штыря он должен быть длиной четверть или половина длины волны, т.е. 2.7 м. или 5.5 м. соответственно. Реально для портативной переносной рации такие размеры неприемлемы, а на базовой штыревой антенне штырь делают длиной пять девятых или чаще пять восьмых длины волны, т.е. около 6 или 6.5 м. соответственно, для удобства согласования и настройки.

Что такое антенна, виды антенн и их применение в радио и связи

Антенны (от лат. слова antenna —- мачта, рея) в передатчиках служат для преобразования радиочастотных электрических колебаний в энергию электромагнитного поля (радиоволн), в приемниках — для преобразования энергии радиоволн в токи радиочастоты. 

Любую антенну можно использовать как для передачи, так и для приема, причем ее характеристики (диапазон частот, направленные свойства и др.) сохраняются.

Этим в значительной мере объясняется тот факт, что назначение антенны (приемная или передающая) ее условное обозначение обычно не отражает. Само расположение символа антенны на схеме однозначно определяет ее функцию (напомним, что развитие схемы, как правило, происходит слева направо).

 Рис. 1. Обозначение симметричных антенн на схемах.

Общее обозначение антенны применяют в тех случаях, когда нужно показать несимметричную антенну, т. е. антенну, соединяемую с передатчиком или приемником одним проводом (вторым проводам служит земля). Такие антенны используют в диапазонах длинных, средних и коротких воли. В ультракоротковолновом диапазоне, а также в коротковолновом применяют симметричные антенны, т. е. антенны с двухпроводным выходом (или входом). Общее обозначение симметричной антенны отличается от указанных наличием двух выводов (рис. 1,а).

Назначение и особенности антенны в самом общем виде показывают знаками направления распространения потока электромагнитной энергии. Символы приемной, передающей и приемно-передающей антенны, построенные с применением этих знаков, используются во многих схемах.

Стандарт ЕСКД предусматривает специальные знаки для указания таких особенностей антенн, как ширина и характер движения (вращение, качание) главного лепестка диаграммы направленности, тип поляризации, направленность по азимуту и высоте и т. д. В качестве примеров использования таких знаков на рис. 1 показаны условные обозначения вращающейся антенны (б) и антенн с горизонтальной (в) и вертикальной (г) поляризацией.

Для повышения эффективности несимметричных передающих и приемных антенн используют заземление (в простейшем случае — это металлический лист или труба, зарытые на глубину почвенных вод). На схемах заземление изображают тремя короткими штрихами, вписанными в прямой угол (рис. 2,а). Иногда вместо заземления применяют противовес — большое число проводов, натянутых над поверхностью земли на небольшой высоте. Такое устройство обозначают двумя параллельными линиями разной длины, большая из которых символизирует землю (рис. 2, 6).

Рис. 2. Обозначение на схемах заземления.

Рассмотренные условные обозначения построены функциональным методом. Другими словами, за их основу взят общий символ антенны, а характеристики выражены вспомогательными знаками. В радиотехнике такие обозначения применяют в основном в структурных и функциональных схемах, т. е. на первых этапах разработки прибора, когда характеристики антенны определены, а конкретный тип ее еще не выбран.

В принципиальных схемах чаще используют условные графические обозначения, напоминающие предельно упрощенные рисунки конкретных разновидностей антенн. Так, простейшую антенну — несимметричный вибратор (вертикальный провод, штырь) изображают отрезком вертикальной утолщенной линии (рис. 3). Подобные антенны применяют в диапазонах длинных, средних, коротких и ультракоротких волн.

Рис. 3. Антенна — несимметричный вибратор в приемнике.

Однако для хорошей работы такой антенны ее длина должна быть равна примерно четверти длины рабочей волны. В диапазонах коротких и ультракоротких волн, длина которых не превышает нескольких десятков метров, это требование выполнить легко, а вот на средних и тем более на длинных волнах — гораздо труднее, так как четверть длины волны в этих диапазонах достигает сотен метров.

Чтобы не строить дорогостоящие высотные сооружения, к верхнему концу вертикального провода (вибратора) присоединяют один или несколько горизонтальных проводов, действие которых заключается в кажущемся удлинении вибратора. На схемах Г-образную и Т-образную антенны обозначают символами, наглядно передающими их характерные особенности (рис. 4,а, б).

 Рис. 4. Обозначение на схемах Г-образных и Т-образных антенн.

У рассмотренных несимметричных вибраторов излучателем (приемником) радиоволн служит вертикальная часть. В диапазонах же коротких и ультракоротких волн в силу особенностей их распространения обычно применяют антенны, у которых рабочими являются горизонтальные части.

Простейшей антенной в эдах диапазонах является симметричный вибратор, представляющий собой два изолированных горизонтальных проводника одинаковой длины, между которыми подключена двухпроводная линия, соединяющая антенну с приемником или передатчиком. Эту линию связи называют фидером (от англ. feeder — питатель). Общая длина вибратора обычно равна примерно половине длины рабочей волны. «

Симметричный вибратор (его условное графическое обозначение показано на рис. 5) обладает явно выраженными направленными свойствами. Лучше всего он принимает или излучает в плоскости, перпендикулярной его оси, хуже всего — в плоскостях, проходящих через нее. Поэтому такую. антенну (например, для приема телевидения) располагают таким образом, чтобы ее горизонтальные части (плечи) были перпендикулярны направлению на телецентр.

Рис. 5. Обозначение антенны «Симметричный вибратор».

На практике часто требуется, чтобы антенна могла излучать или принимать радиоволны в достаточно широкой полосе частот. Достигают этого ис; пользованием в качестве плеч вибратора нескольких параллельных провод,ни ков, соединенных концами.

Антенны такой конструкции, известные под названием диполя Надененко, нашли широкое применение в коротковолновой связи. С той же целью (расширение диапазона частот) телевизионные антенны часто изготовляют из отрезков толстых трубок или применяют сложные вибраторы, например петлевые.

Петлевой вибратор представляет собой два полуволновых вибратора, соединенных концами. Эта особенность конструкции петлевого вибратора нашла отражение и в его условном обозначении (рис. 6).

 Рис. 6. Антенна — петлевой вибратор.

Важным условием хорошей работы антенны является согласование ее входного сопротивления с волновым сопротивлением фидера, так как только в этом случае она может излучать или принимать наибольшую мощность. Для согласования антенн с фидером используют специальные устройства в виде отрезков двухпроводных линий или применяют так называемое шунтовое питание вибраторов.

Симметричный вибратор шунтового питания представляет собой сплошной проводник длиной, также равной половине длины волиы. Фидер подключают к нему в двух точках, расположенных симметрично относительно его середины. Изменяя места подключения фидера к вибратору, можно добиться равенству входного сопротивления антенны волновому сопротивлению фидера, т. е. согласования. Точно так же согласовывают с фидером и петлевые вибраторы шунтового питания. Условное обозначение полуволнового вибратора с шунтовым питанием представлено на рис. 7.

Рис. 7. Условное обозначение полуволнового вибратора с шунтовым питанием.

При использовании в качестве фидера коаксиального кабеля возникает необходимость в симметрировании, т. е. создании условий, при которых токи в точках подсоединения к вибратору имеют противоположные фазы. На практике симметрирующее устройство выполняют в виде отрезка кабеля полуволновой длины, согнутого в виде буквы U.

Питание через коаксиальный кабель с симметрирующим устройством такого рода иллюстрирует условное обозначение петлевого вибратора, показанное на рис. 8 (кабель здесь обозначен кружком с отрезком касательной, параллельной линии электрической связи, а согласующее устройство — дугой, соединяющей выводы вибратора).

Рис. 8. Питание через коаксиальный кабель с симметрирующим устройством.

Для связи на коротких волнах антенны должны быть однонаправленными, т. е. излучать и принимать радиоволны они должны только с одного направления. Типичным представителем таких антенн является ромбическая антенна, представляющая собой ромб, выполненный из провода, стороны которого примерно вчетверо больше длины волны. К одному из острых углов антенны подключают двухпроводный фидер, а к другому — поглощающую нагрузку, сопротивление которой равно волновым сопротивлениям антенны и фидера. В условном обозначении ромбической антенны символ резистора (поглощающей нагрузки) уменьшен по сравнению с обычным примерно вдвое.  Это делает обозначение антенны более компактным (рис. 9).

 Рис. 9. Более компактное обозначение антенны.

В метровом и дециметровом диапазонах волн часто используют антенны «волновой канал», обладающие значительно большим, по сравнению с одиночным вибратором, коэффициентом направленного действия. Такая антенна, кроме основного — активного — вибратора, содержит неоколько пассивных. Один из них, расположенный за активным, называют рефлектором (от лат. reflectere — отражать), остальные (расположенные перед активным) — директорами (directio — направлять). Длина рефлектора — несколько больше, а директоров — несколько меньше длины активного вибратора. На схемах это показывают различной длиной соответствующих символов в условном обозначении антенны «волновой канал» (рис. 10).

Рис. 10. Условное обозначении антенны «волновой канал».

С целью улучшения направленных свойств антенн применяют также металлические рефлекторы в виде согнутых из металлического листа уголков, параболоидов и т. п. Условное обозначение такого рефлектора воспроизводит (конечно, упрощенно) его профиль в сечении. В качестве примера на рис. 11 доказаны условные графические обозначения антенны с излучателем (приемником) в виде симметричного вибратора и уголковым рефлектором (а) и антенны с криволинейным рефлектором (б), вибратор которой питается через коаксиальный кабель (симметрирующее устройство дли простоты не изображено) .

Рис. 11. Обозначения антенн с излучателем (приемником) в виде симметричного вибратора и уголковым рефлектором (а) и антенны с криволинейным рефлектором (б).

Для передачи электромагнитной энергии в диапазонах сантиметровых и миллиметровых волн используют волноводы — металлические Трубы, обычно прямоугольного сечения. Открытый конец волновода излучает электромагнитные волны. Чтобы улучшить излучение, к нему пристраивают пирамидальную воронку, которую называют рупорной антенной. Условное обозначение последней приведено на рис. 12. Здесь уголок, напоминающий гнездо разъемного соединения, символизирует рупор антенны, прямоугольник на присоединенной к нему линии электрической связи — волновод прямоугольного сечения.

Рис. 12. Антенна — пирамидальная воронка.

Улучшение направленных свойств в этих диапазонах волн можно также получить применением металлического рефлектора, поместив в его раскрыв рупорный излучатель (рис. 13). Хорошими направленными свойствами обладает и так называемая диэлектрическая антенна. Она представляет собой сплошной или полый стержень из высококачественного диэлектрика (полистирола, полиэтилена), на основание которого надет металлический стакан, выполняющий функции рефлектора. На расстоянии в четверть длины волны от дна стакана в теле антенны закреплен возбуждающий штырь.

            Рис. 13. Рупорный излучатель.

Благодаря особой форме образующей стержня Электромагнитные волны выходят из него под одинаковыми углами к оси, в результате чего и создается направленное излучение. Условное графическое обозначение диэлектрической антенны — узкий заштрихованный наклонными линиями треугольник с линией-выводом от меньшего основания (рис.. 14).

Рис. 14. Условное графическое обозначение диэлектрической антенны.

Широкое применение в радиоприемной технике нашли так называемые магнитные антенны (они реагируют не на электрическую составляющую электромагнитных волн, как все рассмотренные ранее антенны, а на магнитную). Простейшая антенна такого типа — рамка, состоящая из одного или нескольких витков провода. Независимо от формы витков рамочную антенну изображают в виде незамкнутого квадрата с линиями-выводами от соседних сторон (рис. 15).

 Рис. 15. Изображение рамочной антенны.

Гораздо чаще используют магнитные антенна с магнитопроводом из феррита. На схемах их обозначают как одну или несколько (по числу обмоток) катушек индуктивности с общим магнитопроводом, но в отличие от последних располагают всегда горизонтально (рис. 16,а).

 Рис. 16. Магнитная антенна.

Принадлежность к антенным устройствам показывают общим символом, помещая его над серединой условного обозначения магнитопровода. Обмотки магнитной антенны обычно используют в качестве катушек входных колебательных контуров, поэтому обозначают их кодом катушек — латинской буквой L, а возможность подстройки их индуктивности (перемещением по магнитопроводу) показывают уже знакомым знаком подстроечного регулирования (рис. 16,6).

Литература:   В.В. Фролов, Язык радиосхем, Москва, 1998.

Теория радиоволн: антенны / Хабр

Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.


Антенны — преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование — электромагнитную волну, в ВЧ колебания.

Диаграмма направленности — графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.

Антенны

Симметричный вибратор

В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.

Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.

Диаграмма направленности симметричного вибратора

В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.

В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.

В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:

Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.

Несимметричный вибратор

Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.

Диаграмма направленности следующая:

Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.

Наклонная V-образная

Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V

Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.

Антенна бегущей волны

Также имеет название — антенна наклонный луч.

Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.

Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:

Антенна волновой канал

Здесь: 1 — фидер, 2 — рефлектор, 3 — директоры, 4 — активный вибратор.

Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор — активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.

За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:

Рамочная антенна

Направленность — двулепестковая

Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.

Как разновидность — рамочная антенна с рефлектором:

Логопериодическая антенна

Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.

Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.

Диаграмма направленности следующая:

Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.

Поляризация

Поляризация

— это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.

Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.


Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный — горизонтальную.

Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.

При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.

Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.

PS:

Данная статья обрисовывает лишь небольшую часть антенн и не претендует на замену учебнику антенно-фидерных устройств.

Рекомендации по выбору ТВ-антенны

Эпоха цифрового телевидения уже пришла в Россию. А потому удивительно, что и поныне кто-то применяет такие антенны, как во времена повсеместного аналогового телевидения. В чем причина? Дело в том, что цифровой сигнал иногда не имеет идеальной передачи. Особенно в том случае, когда ты живешь где-то за городом или далеко от расположения телевизионной вышки. 

ВАЖНО! В данной статье мы расскажем о том, как нужно выбирать современную антенну. Мы также поговорим о том, какие они бывают и на что нужно обратить внимание, когда покупаешь такой технологичный товар.

В каком случае потребуется телевизионная антенна

Во многих городах «рожки» антенны над телевизором – это уже достояние истории. Эфирное телевидение практически полностью было вытеснено кабельным. Однако за город, особенно там, где дачные поселки, цивилизация только-только начала добираться. 

Если же взглянуть на карту страны, то можно обнаружить немало городов, которые еще не попали в паутину кабельного ТВ. И потому в таких населенных пунктах актуальность телевизионных антенн тоже все еще очевидна.

Условия приема телевизионного сигнала не везде одинаковые. Где-то башня телецентра совсем рядом. И ее можно даже увидеть из окна. А где-то до телевизионной башни приличное расстояние в десятки километров. И антенны в каждом таком случае необходимы разные.

ВАЖНО! Возможно, что вы живете в доме, из окна которого виден телецентр и его передающая вышка. Тогда у вас нет проблем. И совсем другое дело, когда до телецентра не один десяток километров. Но как определить, в каком направлении и как далеко расположена ближайшая вышка ретранслятора? 

Эту проблему можно решить, используя интерактивную карту цифрового эфирного телевещания, которая есть на ресурсе в Интернете, что принадлежит российской телевизионной радиовещательной сети. Там вам необходимо выбрать на карте регион, где вы проживаете. А потом приблизить его до масштаба, который необходим. 

На карте отмечены вышки. Причем не только те, которые уже действуют. Обозначены также и те вышки, которые еще строят. Еще можно щелкнуть указателем мыши в нужную точку на карте. И тогда в отдельном окне появится нужная информация. В нем будут выведены расстояние и направление до вышек, которые находится вблизи вас. И те, которые уже действуют. И те, которые только возводят.

Важный выбор: пассивная или активная

Каково предназначение антенны? Она нужна для того, чтобы излучать или принимать радиоволны. Она может преобразовать колебания электрического тока в радиоволну и наоборот. 

Телевизионный сигнал — тоже электромагнитная волна. Антенна имеет такую конструкцию, которая позволяет ей ловить электромагнитную волну, усиливать сигнал и осуществлять передачу на телевизор в доме. Поэтому от того, насколько качественная антенна, зависит и качество получаемого сигнала, и количество каналов.

Устройства бывают:

ПАССИВНАЯ АНТЕННА. Представляет собой обычную конструкцию из металла, и она способна перехватить сигнал за счет того, что у нее большая площадь, правильная геометрия и точное расположение относительно телевизионной вышки. Годится только для того, чтобы применять в зоне, где есть уверенный прием телесигнала.

АКТИВНАЯ АНТЕННА. Ее отличие в маленьких размерах. Обладает вспомогательным электронным преобразователем. Он предназначен для того, чтобы усиливать пойманный сигнал и очищать его от лишних «шумов».

Варианты размещения: домашняя или наружная 

Антенны бывают двух видов зависимости от типа установки.

КОМНАТНЫЕ.

Бывают стержневые и рамочные, поскольку различаются по форме. Они недорогие. Отличаются компактностью. Просты в эксплуатации. Монтировать их несложно. В большинстве случаев их ставят вблизи телевизора. 

ВАЖНО! Недостатком

Виды антенны для интернета в частном доме

Многие из нас, в особенности те, кто проживает в частном секторе, далеко от Москвы и крупных населенных пунктов – сталкивались с проблемой низкого сигнала интернета. Для разрешения этой проблемы применяется антенна для интернета в частный дом для усиления сигнала, поступающего от базовой станции оператора. Также важно знать, как настроить антенну для интернета, чтобы обеспечить устойчивый, бесперебойный сигнал.

Для чего нужна интернет-антенна?

Для использования интернета в квартирах и домах устанавливаются маршрутизаторы. Эти устройства делают возможной передачу и получение данных по нужному адресу. Однако чтобы принимать информацию и передавать ее на модем или другие устройства – необходима антенна. Часто у пользователей возникает ситуация, когда слабый модем попросту не может поймать сигнал. Для этого создаются условия, чтобы отдаленность от станции или конструкции не создавали для него помех.

Преимущества антенны:

  • Доступность интернета даже в отдаленных местностях (Вы всегда будете находиться онлайн).
  • Хорошая скорость сигнала.
  • Простая установка.

При этом, перед тем как сделать антенну для интернета нужно учесть, что прием сигнала будет зависеть от погоды, будет существовать определенный лимит на скорость. Стоимость такого способа подключения к сети является достаточно высокой.

Какая антенна лучше для интернета?

Чтобы понять, какие антенны для интернета подойдут для конкретного случая – нужно разобраться с конструкциями подобных приспособлений. Исходя из диапазона, существуют следующие виды:

  • Штыревые.
  • Волновой канал.
  • Зигзагообразные.
  • Плоскостные.

Если Вы живете в частном доме и хотите установить антенный мобильный интернет – выбирайте волновой канал. Это самые популярные антенны, которые отлично усиливают сигнал, отличаются простотой настройки. Если дом расположен далеко от станции, такая антенна – единственно возможный вариант.

Штыревые антенны отличаются простотой монтажа. Они часто применяются для сельской местности. Это вертикальный проводник, который фиксируется на изоляторе. К приемнику подсоединяется один конец проводника. Зигзагообразные виды универсальны, изготавливаются своими руками. Такие модели подойдут для тех, кто хочет сэкономить на покупке дорого оборудования. Зигзагообразная антенна – это два медных квадрата (толщина 3.5-5 мм). Конструкция проста, обеспечивает отличный усиливающий эффект.

Плоскостные или панельные модели могут принимать рассеянный сигнал. Такой вариант позволит создать подключение к интернету даже при помехах.

Правильное расположение антенны

Перед приобретением нужно определить место для монтажа. Лучший вариант – установка в области видимости вышки. Для дач, которые находятся в лесу – нужны мощные антенны или высокие конструкции для ее установки. Если постройка расположена на равнине, антенну можно закрепить на крыше или на внешней стене. Чтобы обеспечить высокое качество сигнала, настройка оборудования должна выполняться профессионалами.


телевизионные домашние на 20 каналов и другие модели для дачи. Питание антенны. Использование адаптера. Как выбрать антенну?

Телевизионная антенна является неотъемлемой частью телевизора, она улучшает качество приема сигнала ТВ каналов. Конструкция устройства определяет, будет ли это сигнал аналогового телевещания, цифрового или спутникового. В данный момент самыми распространенными считаются аналоговое и цифровое телевидение. Но как правильно выбрать антенну и на что обращать внимание в первую очередь?

Особенности

Телевизионная антенна – очень распространенное устройство, почти все телевизоры не смогут полноценно работать без нее. Исключением служат те приборы, которые подключены к кабельному телевидению. Приемники для телевизора различаются по видам («волновой канал», логопериодическая антенна, фазированные решетки и другие), охвату приема сигналов, коэффициенту усиления.

Масштабы рабочих частот различаются и делятся на диапазонные, одноканальные и всеволновые антенны. Очень хороший сигнал ловят одноканальные устройства, но, к сожалению, они принимают только один канал. Диапазонными антеннами чаще всего оснащены многоэтажные и общественные здания, эти приборы имеют большие габариты и сложную конструктивную композицию. Наиболее распространены всеволновые приемники.

Габариты приемника взаимосвязаны с длиной волны. Высокая частота приема сигнала сигнализирует о короткой волне и небольших размерах вибратора, директоров и рефлектора устройства. Диаграмма направленности прямо влияет на коэффициент усиления. Для приема цифрового телевещания, помимо антенны, нужно, чтобы телеприемник поддерживал стандарт DVB-T2 или специальный ресивер.

Тут тоже есть несколько особенностей, которые необходимо учитывать.

  1. Прием сигнала осуществляется только в дециметровом диапазоне – устройства, работающие в метровом диапазоне, не подходят для «цифры».
  2. Наличие усилителя обязательно. Усилитель может быть уже встроен или покупается отдельно. Прибор представляет собой небольшой блок с автономным питанием, на вход идет сигнал антенны, а выход подсоединяется к телевизору. Качество изображения при этом улучшается.
  3. Приемник должен быть остронаправленным для предотвращения лишних помех в сигнале.
  4. При зашумлении сигнала установите оборудование с фильтрами для защиты от LTE сигналов.

Количество телевизоров также определяет выбор приемника, при наличии единственного прибора можно обойтись пассивной антенной, если же устройств несколько и сигнал от приемника разделяется «крабом», то лучше приобрести активную антенну.

Обзор видов

Телевизионные антенны можно разделить на несколько категорий, которые, в свою очередь, подразделяются на подкатегории. Рассмотрим основные из этих видов.

По месту установки

Местом постоянного размещения может быть как помещение, так и улица. Разберем достоинства и недостатки каждого вида антенн.

  • Комнатная (домашняя) телевизионная антенна. Самая простая разновидность, которая не требует особых монтажных работ. Главный недостаток – слабый прием сигналов. Зачастую дополнительно ее оснащают усилителем сигнала для улучшения качества приема.

Эти устройства по конструктивным параметрам делят на следующие.

  1. Стержневые. В народе более известны как «рожки», оснащены двумя или четырьмя усами-вибраторами, которые ловят сигналы. Такая антенна из-за технических характеристик компактная и легко складывается. Главный недостаток – отсутствует возможность универсальной настойки.
  2. Рамочные. Оборудование этого типа выглядит как рамка на подставке из металлического прута. Ловят сигнал в дециметровом диапазоне и требуют обязательной установки усилителя. Работают лучше стержневых антенн, но не намного.
  • Наружная (уличная) телевизионная антенна. Является более мощным источником приема телесигналов. Такое устройство устанавливают на кровлях многоэтажных домов, зачастую возможно коллективное использование. Высота мачты напрямую зависит от количества преград для сигнала, чем их больше, тем выше нужно устанавливать антенну.

По наличию усилителя

Все антенны по этому принципу делятся на два типа.

  • Активные. Такие приборы имеют усилитель мощности. Устройства такого типа нужны в том случае, если ретранслятор расположен достаточно далеко и имеются массивные преграды, через которые сигнал сильно искажается и плохо проходит. Также активный тип антенны необходим, если устройство расположено в низине, когда отсутствует видимость между ретранслятором и телевизионной антенной. Такое устройство можно использовать для нескольких телевизоров, для этого необходим специальный тройник для антенного кабеля.
  • Пассивные. Идеальные антенны для тех, кто живет близко от ретранслятора. Единственный минус – сигнал может идти с искажением из-за силы приема сигнала. Решается этот вопрос установкой специальной приставки – аттенюатора, который приглушает сигнал до необходимого уровня.

По конструкции

По конструктивным характеристикам приемники делятся на комнатные, наружные и спутниковые. Про первые два вида мы уже говорили выше, потому особо акцентировать на них внимание не будем. Подробнее рассмотрим спутниковые антенны, в народе их называют «тарелками».

Данный тип устройств имеет большие габариты, чем уличные или портативные домашние антенны. Прием сигналов осуществляется со спутника, а не от телевизионной башни. Устройство представляет собой массивную металлическую тарелку, как правило, выкрашенную белым цветом, в которой находится конвертер, общее количество конвертеров может доходить до 3, это зависит от региона использования спутникового оборудования. Спутниковая тарелка программируется только на один спутник, принимая все каналы, которые он передает, причем прием сигналов идет более чем на 20 каналов, включая платные.

Сигналы, транслирующиеся от спутника и телевизионного транслятора, абсолютно разные, поэтому, помимо тарелки, нужен ресивер. Он выглядит как небольшая пластиковая коробочка с дисплеем на передней панели. Там же располагаются кнопки включения/выключения ресивера, смены канала, громкости и меню, сделано это на случай неисправности пульта дистанционного управления. На корпусе расположены картоприемник, USB порт, через который подключается внешний флэш-накопитель или жесткий диск, также порт используется для изменения ПО ресивера.

Пару лет назад, при наличии двух телеприемников в доме и нежелании смотреть по ним один и тот же канал нужно было приобретать спутниковую антенну на каждый, но сейчас такая проблема уже не стоит. Появились универсальные конвертеры, их техническое оснащение позволяет подключить два коаксиальных кабеля. Впрочем, ресивер нужен для каждого отдельного телевизора, но тарелка будет одна. Конвертер позволяет разделять сигналы на два потока – и можно смотреть разные каналы на разных телевизорах.

Спутниковые антенны очень популярны за счет качественного приема сигналов даже в местности со сложным природным рельефом, а в России таких мест немало. Помехи в работе тарелки, конечно же, возникают, но исключительно из-за сильных гроз или обильного снегопада. К недостаткам таких устройств можно отнести и сложность самостоятельной установки.

Необходимо не только установить оборудование под нужным углом и в нужном направлении, но и провести проверку качества сигнала.

Популярные модели

Современный рынок предлагает великое множество моделей разнообразных конструкций и размеров, от маленькой домашней до большой спутниковой антенны. Из всего многообразия комнатных антенн, благодаря отзывам в интернете, мы составили обзор самых удачных моделей.

Selenga 104A китайского производства совместима с любыми телевизорами. Принимает любые сигналы за счет встроенного усилителя. Из минусов пользователи отмечают недостаточную длину кабеля (всего 1,5 метра) и неудобную конструкцию антенны.

Следующая модель «Дельта К131А. 03» тоже из Китая. Из всех отзывов на нее можно сделать следующий вывод – оптимально пользоваться этой антенной можно только в городских условиях из-за специфики усилителя UHF 40 дБ. Данный усилитель работает в UHF-диапазоне или так называемой «семидесятке», а этот диапазон хорошо ловит волны в городской черте. В условиях сельской местности волны быстрее затухают, и сигнал становится неуверенным. Также плюсом идет малый вес и компактность антенны. Из минусов – низкое качество сборки.

Южнокорейская модель телевизионной антенны Hyundai H-TAI320 с замкнутым контуром необычной конструкции в сочетании с двумя антеннами-рожками обеспечивает широчайший выбор настроек. Происходит это за счет того, что антенна может принимать волны в VHF и в UHF-диапазонах. Достойное качество достигается путем встроенного усилителя. Возможен прием сигналов в формате DVB-T, DVB-T2, FM и DAB. Отличное соотношение цены и качества.

Снова китайский производитель, но не простая антенна LUMAX DA1502A – ее особенностью является возможность использования как внутри, так и снаружи. По отзывам из интернета, устройство очень качественное и устойчиво к падениям, радует длина кабеля – 3 метра. При использовании в качестве наружного оборудования для идеального приема сигнала необходим подъем на высоту 3-4 метра над землей. Гарантия в 2 года – приятный бонус от производителя.

Очередная китайская комнатная антенна HARPER ADVB-2120 отлично зарекомендовала себя на российском рынке благодаря своим характеристикам. К ним относятся большой диапазон улавливаемых сигналов, уникальный внешний вид в виде замкнутого кольца, который позволяет легко разместить конструкцию на любой поверхности. Усилитель у этого оборудования запитывается напрямую от ресивера или телевизора – стоит учитывать этот факт при приобретении антенны, так как не всякая техника может подойти.

Наружные антенны точно так же популярны, поэтому нами была выбрана пятерка самых хороших устройств.

  • Российский производитель РЭМО выпускает достаточно неплохую антенну «РЭМО BAS-1111-P Печора» с асимметричным расположением элементов. Благодаря специальному полимерному покрытию оборудованию не страшны неблагоприятные погодные условия. Усилителя сигнала нет, поэтому антенна подойдет только том, кто находится в радиусе устойчивого сигнала. Пользователи отмечают, что качество приема в такой зоне очень хорошее. Из недостатков нужно отметить отсутствие в комплекте кабеля, кронштейна, штекера и коннектора, их придется докупать отдельно.
  • Южная Корея в своей линейке антенн представляет модель Hyundai H-TAE240. В устройстве нет ничего лишнего, выглядит очень просто. Антенна пассивного типа обладает долговечным каркасом из металла. Ловит сигнал хорошо, но требовательна к различным помехам (линии высоковольтных передач, насаждения, неблагоприятная погода).
  • Китай представил наружную антенну REXANT DVB-T2 RX-411 34-0411 из 8 элементов. Приемник с усилителем, за счет этого качество сигнала очень хорошее. Не рекомендуется устанавливать мачту антенны ниже 7 метров, так как это может привести к появлению помех. Конструкция надежна, пользователи отмечают, что она спокойно работает в очень неблагоприятных погодных условиях в течение 7 лет.
  • Наружный приемник Funke ODSC100 от голландского производителя имеет небольшие параметры и привлекательный дизайн. Модель обладает коэффициентом усиления 24 дБ и широким приемом сигналов в диапазоне 174–240 МГц/490 – 862 МГц. Также следует отметить наличие технологии LTE INERT с фильтрами и экранированием, которые блокируют помехи от других сетей. При наличии телевизора с DVB-T2 тюнером либо цифровой приставки можно подключить цифровое или аналоговое телевещание. Из недостатков отмечают то, что в комплект не входят инжектор питания и шнур.
  • Антенна Locus Меридиан 07AF Turbo полностью российская, с уникальным запатентованным высокочастотным балансным усилителем. Приемник компактный и легкий, имеет 7 элементов из алюминия. В технических характеристиках отмечено, что для приема отличнейшего сигнала необходимо, чтобы телевизор подавал питание на антенный вход, но таким оснащены не все модели ТВ. В таких случаях производитель советует использовать инжектор питания серии LI. Владельцы таких антенн отмечают, что они идеально подходят для сложных районов, пересеченной местности, перепадов высот.

Спутниковые антенны, независимо от производителя, работают абсолютно одинаково. Но и среди них есть устройства, которые были признаны лучшими в работе.

Мобильные спутниковые тарелки представлены брендом Azure AS-35T. Среди достоинств покупатели отмечали компактный размер, установку в любой точке, надежную сборку и достаточную комплектацию. Минус всего один – коэффициент усиления периодически тормозит.

Самой надежной спутниковой антенной офсетного типа была признана тарелка «Супрал 0,9 м» от уральского производителя. В преимуществах отмечается оптимальный размер, отличный прием сигнала, устойчивость к штормовой погоде. Недостаток все же есть, и довольно серьезный – нет антикоррозийного покрытия, и ржавчина появляется довольно быстро.

Самая оптимальная тарелка в соотношении цена-качество среди перфорированных спутниковых антенн – LANS-97. Положительными сторонами являются: хороший внешний вид, усиление крепления, очень хороший прием сигнала, высокая сопротивляемость коррозии. Из-за перехода на формат DVB-T2 часть телезрителей решила покупать не цифровой декодер, а рекламируемую японскую антенну «Бустер 5g». Вопреки уверениям продавцов, это устройство не только плохо осуществляет трансляцию федеральных каналов, но еще и является обычной аналоговой антенной. Правда, за весьма дорогую плату.

Как выбрать?

Зачастую выбор хорошей телевизионной антенны очень непрост, ведь нужно учитывать массу всевозможных факторов:

  • условия в месте проживания,
  • расстояние до транслятора,
  • количество каналов,
  • качество приема и многие другие.

Внешний вид при этом роли не играет никакой. Комнатная антенна подойдет для ограниченного количества каналов, причем велика вероятность того, что качественно сигнал будет приниматься на разных каналах по-разному. Среди таких приемников стоит выбирать модели направленного приема. Они подойдут как для старого, так и для современного телевизора.

С наружными антеннами выбор проще, они могут иметь различные габариты, главное – высота установки. Приемники пассивного типа отлично работают в городской среде, а в местности, приближенной к пригороду или сельской, зачастую нужна мощная антенна активного типа. Для дачи нужно активное оборудование, а с учетом того, что такие участки чаще всего находятся за городской чертой, то лучше, если оно будет наружное, например, прибор типа «Двойной квадрат».

Для ЖК-телевизора больше всего подойдет спутниковая тарелка. Для таких антенн важны внешние природные условия, а для хорошего качества работы вам нужно знать частоты спутника. Установить и настроить оборудование можно самостоятельно, но при отсутствии опыта все же лучше доверить это специалисту.

Правила эксплуатации

Покупка оборудования – только первый шаг к эксплуатации. Его необходимо грамотно собрать, установить, подключить и проверить сигнал на качество изображения. Процесс сборки любой антенны раскрыт в инструкции к ней, поэтому перед работой нужно внимательно ее прочитать. Для поддержания работоспособности прибора нужно соблюдать нехитрые правила.

  1. Монтаж или демонтаж устройства нужно проводить, обязательно отключив его от розетки.
  2. Нельзя пользоваться составным коаксиальным кабелем, лучше приобрести шнур подходящей длины и заменить его.
  3. На линии работы антенны не должно быть крупных объектов, искажающих сигнал.
  4. Опора антенны должна прочно крепиться, так как на высоте ветер ощущается сильнее, чем на земле. Опора должна выдерживать довольно сильные порывы ветра.
  5. Настройка антенны заключена в ориентировании на источник сигнала и требует периодического обновления.
  6. Для лучшей совместимости устройств используйте адаптеры.
  7. Используйте только те входы и разъемы, которые для этого предназначены.
  8. Во время гроз антенны необходимо отключать, особенно если у вас не установлено заземление.

Возможные проблемы

У всех типов антенн есть проблемы, и для каждой имеются общие способы решения.

  1. Телевизор не видит подключение к антенне. Причиной проблемы может стать кабель или неисправность самого телевизора либо ресивера. Решается заменой антенного кабеля на новый и ремонтом техники.
  2. Телевизор не показывает ни одного канала. Зачастую причиной того, что сигнал пропал, служат неправильно выбранные частоты телевещания. На спутниковой тарелке нужно обновить прием сигнала. На комнатной и наружной антеннах необходимо проверить гнездо антенны и, если все в порядке, то попробовать немного изменить положение антенны.
  3. Телевизор плохо ловит сигнал от общей антенны. Данная проблема может быть вызвана тремя причинами:
  • повреждением коаксиального кабеля;
  • неисправностью в «крабе», сплиттере или кабельной розетке;
  • разрывом соединения антенных штекеров.

Проблема решается только заменой неисправной детали. Есть еще ряд проблем, но они узкоспециализированные и требуют для решения специальных знаний. Выбор антенны требует грамотного подхода, нужно не только изучить характеристики телеаппаратуры и совместимость с источником приема сигналов, но и выбрать оптимальную по своим качествам модель.

Обзор и сборку пассивной антенны Locus Меридиан 12F смотрите в следующем видео.

Антенны

Антенны представляют собой электромеханические конструкции из токопроводящих элементов, размеры и конфигурация которых определяют эффективность преобразования электрических сигналов в радиосигналы (для передающих антенн) и радиосигналов в электрические (для приемных антенн).

Возможности антенн, как приемных, так и передающих, определяются следующими электрическими характеристиками:

• диаграммой направленности и ее шириной;

• коэффициентом полезного действия;

• коэффициентом направленйого действия;

• коэффициентом усиления;

• полосой частот.

Диаграмма направленности представляет собой графическое изображение уровня излучаемого (принимаемого) сигнала от угла поворота антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Диаграммы изображаются в прямоугольных и полярных координатах (см. рис. 17.2).

Рис. 17.2. Диаграмма направленности антенн

Диаграммы направленности могут иметь разнообразный и изрезанный характер, определяемый механической конструкцией и электрическими параметрами. Лепесток диаграммы направленности с максимумом мощности излучаемого или принимаемого электромагнитного поля называется главным или основным лепестком, остальные — боковыми и задними. Соотношение между величинами мощности основного лепестка по сравнению с остальными характеризует направленные свойства антенны. Ширина главного лепестка диаграммы измеряется углом между прямыми, проведенными из начала полярных координат до значений диаграммы, соответствующих половине максимальной мощности излучения или 0,7 напряжения электрического сигнала приемной антенны. Чем меньше ширина диаграммы направленности антенны, тем выше ее коэффициент направленного действия.

Коэффициент направленного действия (КНД) определяет величину энергетического выигрыша, который обеспечивает направленная антенна по сравнению с ненаправленной.

Потери электрической энергии в антенне оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД), равного отношению мощности сигнала на выходе реальной антенны к мощности сигнала идеальной антенны без потерь.

Произведение этих двух коэффициентов определяет коэффициент усиления антенны (КУ). Так как КНД > 1, а КПД < 1, то коэффициент усиления в зависимости от значений сомножителей мо жет теоретически принимать значения как меньше, так и больше 1. Чем выше КУ, тем больший энергетический эффект обеспечивает антенна, но тем точнее необходимо ориентировать направление основного лепестка на источник излучения.

Для обеспечения эффективного излучения и приема в широком диапазоне используемых радиочастот создано большое количество видов и типов антенн, классификация которых представлена на рис. 17.3.

Рис. 17.3. Классификация антенн

Назначение передающих и приемных антенн ясно из их наименований. По своим основным электрическим параметрам они не различаются. Многие из них в зависимости от схемы подключения (к передатчику или приемнику) могут использоваться как передающие или приемные, например антенны радиолокационных станций. Однако если к передающей антенне подводится большая мощность, то в ней принимаются специальные меры по предотвращению пробоя между элементами антенны, находящимися под более высоким напряжением.

Эффективность антенн зависит от согласования размеров элементов антенны с длинами излучаемых или принимаемых волн. Минимальная длина согласованной с длиной волны электромагнитного колебания штыревой антенны близка к X / 4, где X — длина рабочей волны. Размеры и конструкция антенн различаются как для различных диапазонов частот, таки внутри диапазонов.

Если для стационарных антенн требование к геометрическим размерам антенны может быть достаточно просто выполнено для коротких и ультракоротких волн, то для антенн, устанавливаемых на мобильных средствах, оно неприемлемо. Например, рациональная длина антенны (к / 4) для обеспечения связи на частоте 30 МГц составляет 2,5 м, что неудобно для пользователя. Поэтому применяют укороченные антенны, но при этом уменьшается их эффективность. По данным [7], укорочение длины этой антенны в 2 раза уменьшает эффективность до 60%, в 5 раз (до 50 см) — до 10%, а эффективность антенны, укороченной в 10 раз, составляет всего около 3% от рационального варианта.

По типу излучающих элементов антенны делятся на линейные, апертурные и поверхностных волн.

У линейных антенн поперечные размеры малы по сравнению с продольными и с длиной излучаемой волны. Линейные антенны выполняются из протяженных токопроводящих элементов (металлических стержней и проводов), вдоль которых распространяются токи высоких частот. В зависимости от величины нагрузки линии в ней возникают стоячие (линия разомкнута) или бегущие волны (сопротивление нагрузки равно волновому сопротивлению линии). По конструкции различают симметричные и несимметричные электрические вибраторы, бегущей волны, ромбические и рамочные антенны. В симметричном вибраторе провода линии — вибраторы разведены на 180° (рис. 17.4 а)).

Рис. 17.4. Типы линейных антенн

Несимметричным вибратором называется одиночный линейный проводник, расположенный вертикально над проводящей поверхностью (корпусом, «землей») (рис. 17.4 б)).

Излучающим элементом апертурных антенн является их раскрыв. По виду апертуры различают рупорные, линзовые, зеркальные и щелевые антенны (рис. 17.5).

Рис. 17.5. Апертурные антенны

Рупорная антенна (рис. 17.5 а)) представляет собой конец волновода с рупором прямоугольной или круглой формы. По волноводу передается электромагнитная энергия от генератора передатчика, а рупор обеспечивает плавный переход от волновода к свободному пространству, уменьшающий отражение электромагнитной волны от конца волновода.

Основным элементом линзовых антенн (рис. 17.5 б)) является линза, принцип работы которой аналогичен оптической линзе. В передающей антенне линза преобразует расходящуюся от облучателя (рупор, конец волновода или вибратор) электромагнитную волну в плоскую волну. Приемная антенна фокусирует на облучатель падающую на раскрыв линзы электромагнитную волну. Линзы делятся на замедляющие, в которых фазовая скорость распространения электромагнитной волны ниже скорости света, и ускоряющие. Замедляющие линзы выполняются из диэлектрика, в который вкраплены токопроводящие элементы. Ускоряющие линзы изготовляются из параллельных металлических пластин или секций прямоугольных волноводов. Наиболее широко используются многолучевые линзы, обеспечивающие широкий сектор излучения и приема: сферические и цилиндрические линзы Люнеберга, линзы Ротмана и так называемые линзы 11-211.

Линзы, у которых электромагнитное поле в ее раскрыве формируется в результате отражения электромагнитной волны, излучаемой облучателем, от металлической поверхности специального рефлектора (зеркала), называются зеркальными (рис. 17.5 в)). Форма линзы в виде параболоида вращения, усеченного параболоида, параболического цилиндра или цилиндра специальной формы создает требуемую диаграмму направленности антенны. В диапазоне дециметровых и более длинных волн в качестве облучателя применяется вибратор, более коротких длин волн — волноводнорупорные облучатели.

В линзовых антеннах путем увеличения размеров зеркала можно обеспечить высокое угловое разрешение. Они широко применяются в сантиметровом и дециметровом диапазонах волн, прежде всего для обеспечения космической связи и в радиоастрономии. Например, зеркало радиотелескопа РАТАН-600, работающего в диапазоне 0,8-30 см, состоит из 895 щитов размерами 7,4 х 2 м\ расположенных по кругу диаметром 600 м.

Щелевая антенна (рис. 17.5 г)) представляет собой металлический лист с щелью, облучаемый электромагнитным полем. В основном применяется узкая прямоугольная щель шириной (0,03-0,05)}. и длиной 0,5}., но щель может быть иной формы, в виде угла, креста и др. В щели, расположенной перпендикулярно наводимым в листе токам, возбуждается электромагнитное поле. Для обеспечения односторонней направленности излучаемого поля щель с тыльной стороны закрывается резонатором в виде металлической коробки. Возбуждающий сигнал подводится к краям щели с помощью коаксиального кабеля непосредственно илн с помощью зонда, укрепляемого внутри резонатора.

В антеннах поверхностных волн направленное излучение (прием) возникает в результате интерференции волн, излучаемых собственно возбудителем и распространяющихся с меньшей скоростью вдоль направителя поверхностной волны. В качестве возбудителей чаще всего используются односторонние направленные излучатели: рупор, открытый конец волновода, вибратор с рефлектором.

11аправители бывают диэлектрические (рис. 17.6) и металлические, а по форме — плоские, дисковые и стержневые.

Рис. 17.6. Стержневая диэлектрическая антенна поверхностных волн

Создание антенн с высоким коэффициентом усиления и широкой полосой пропускания представляет основную проблему в области конструирования антенн. Чем выше КУ, тем труднее обеспечить широкополосность антенны. В зависимости от полосы пропускания антенны разделяются на узкополосные, широкополосные, диапазонные и широкодиапазонные.

Узкополосные антенны обеспечивают прием сигналов в диапазоне 10% от основной частоты. У широкополосных антенн эта величина увеличивается до 10-50%, у диапазонных антенн коэффициент перекрытия (отношение верхней частоты полосы пропускания антенны к нижней) составляет 1,5-4, а у широкодиапазонных антенн это отношение достигает значений в интервале 4-20 и более.

Совокупность однотипных антенн, расположенных определенным образом в пространстве, образует антенную решетку. Сигнал антенной решетки равен сумме сигналов от отдельных антенн. Различают линейные (одномерные) и плоские (двухмерные) антенные решетки. Антенные решетки, у которых можно регулировать фазы сигналов отдельных антенн, называют фазированными антенными решетками. Путем изменения фаз суммируемых сигналов можно менять диаграмму направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях и производить быстрый поиск сигнала по пространству и ориентацию приемной антенны на источник излучения.

⇐Средства перехвата радиосигналов | Инженерно-техническая защита информации | Радиоприемники⇒

Что такое антенна? перечислите различные типы антенн и зачем они нужны.

Что такое антенна?

Антенна — это устройство, которое используется для передачи и приема сигналов, представляющих некоторую информацию. Он был изобретен в 1888 году немцами. Они предназначены для беспроводной связи и могут передавать как радио, так и микроволновые сигналы. По сути, это как проводник и резонансное устройство, работающее в очень узкой полосе частот.

Типы антенн

Они подразделяются на различные типы в зависимости от их функциональности и формы. Вот некоторые из наиболее известных типов:

Яги-Уда: Яги-Уда — это направленная антенна, также известная как Яги. Это наиболее распространенный тип антенны, который используется в старых бытовых приборах, таких как телевизоры. и Радио. В этом типе множество параллельных элементов (полуволновых диполей) расположены на одной прямой. Он используется в качестве моста при приеме телевизионного сигнала.

Апертура: Антенна с отверстием, способным излучать энергию, известна как Апертурная антенна. Открытие этого, как известно, является апертурой. Эти типы антенн имеют возможность отправлять и принимать сигналы во всех направлениях, а излучение также более значительно, чем у двухпроводной линии передачи.

Антенны такого типа используются в радарах поверхностного поиска и микроволновых устройствах. Рупорная антенна — широко известная апертурная антенна.

Рефлектор: Это антенна, состоящая из одной или нескольких отражающих поверхностей с системой, которая передает или поглощает электромагнитные волны.Эти антенны в основном используются в спутниковой связи и дистанционном зондировании. Параболические рефлекторы и угловые рефлекторы являются примерами рефлекторных антенн.

Провод: это радио, состоящее из длинных проводов. Длина проволочной антенны не зависит от ее длины волны. Кабель подключается к передатчику или приемнику через антенный тюнер, чтобы помочь поймать или передать сигналы. Проволочные антенны известны своей портативностью и простотой установки. Типы проволочной антенны: дипольная антенна, спиральная антенна и монопольная антенна.

Линза: В эту антенну встроена электромагнитная линза. Он использует свойства конвергенции и дивергенции линзы для приема и передачи сигналов соответственно. Этот тип состоит из дипольной антенны с линзой внутри. Размер линзы обратно пропорционален частоте передаваемого или принимаемого сигнала.

Линза собирает сигналы в точке фокусировки, где расположена питающая антенна. Эти типы антенн предпочтительны для высокочастотной передачи, где требуется широкая полоса пропускания.Линзовые антенны в основном бывают двух типов

Диэлектрические линзовые антенны
Металлические пластинчатые антенны

Свойства антенн

Вот некоторые из свойств этого

Усиление: Интенсивность волн, передаваемых антенной, равна говорят, что это прибыль. Проектирование этого сделано таким образом, чтобы его излучаемая мощность была максимальной в требуемом направлении, затем в другом, что вводит понятие направленности. Усиление антенны математически выражается как

Усиление = (Направленность) * (Эффективность)
Здесь направленность устройства представляет собой концентрацию его диаграммы направленности в определенном направлении.Эффективность учитывает потери из-за любых дефектов, таких как производственные дефекты, сопротивление, КСВ и т. д.

Полоса пропускания: Полоса пропускания устройства — это диапазон частот, на котором оно может работать правильно. Это диапазон в Гц, для которого КСВ меньше 2,1.

Поляризация. Поляризация антенны относится к поляризации полей, передаваемых устройством. Это очень важная концепция, когда вы выполняете связь между устройствами.
Волны, испускаемые устройством, поляризованы по-разному. Некоторые из них горизонтальны, поэтому вектор ЭМ также горизонтален, и для их приема требуются горизонтальные устройства. То же самое и с вертикальной поляризацией. Иногда можно использовать круговую поляризацию, представляющую собой смесь вертикальных и горизонтальных волн.

Эффективная длина: Эта длина измеряется как для приемника, так и для передатчика. По этому фактору измеряется эффективность этого. Длина свободного пространства в любом проводнике называется эффективной длиной.

Эффективная длина может быть измерена по формуле:

Эффективная длина = (распределение неравномерной площади) / (площадь равномерного распределения тока)

Полярная диаграмма

Диаграмма направленности устройства называется полярной диаграмме, и это важнейшее свойство антенны. Этот график описывает напряженность силового поля под разными углами в вертикальной и горизонтальной плоскостях.

Работа Антенны

Отвечает за передачу и сбор электромагнитного излучения.Электрические сигналы сначала собираются из линии передачи, а затем преобразуются в радиосигналы. Тот же процесс выполняется на принимающей стороне в обратном порядке; он принимает радиоволны, а затем преобразует их в электрические сигналы.

Движущиеся заряды генерируют электромагнитные волны. Когда заряд колеблется, электрическое поле также меняется, и это изменяющееся электрическое поле генерирует ток смещения.

Уравнения Максвелла используются в работе устройства.Когда генерируется электрическое поле, генерируется и магнитное поле. Закон Ампера отвечает за все расчеты, касающиеся генерации электрического и магнитного поля.

Энергия, поступающая в него, преобразуется в Электромагнитные волны. Ток сигнала излучает эти волны. Преобразование магнитного поля в электрическое осуществляется по закону Фарадея.

Применение антенны

Это основной компонент системы беспроводной связи.Каждый его тип специфичен для задачи и имеет свои плюсы и минусы. Вся коммуникация, происходящая вокруг вас, вероятно, включает в себя антенну. Современные устройства также используются в поисковых радарах и радарах обороны. Эти устройства также играют огромную роль в лечении рака молочной железы, что является относительно новой областью исследований.

Читайте также эту статью

 

Что такое антенна? — Определение и использование

радио, которое настраивается на определенную радиочастоту

Как работает антенна?

Антенны имеют множество различных применений, от Wi-Fi до радио, но все они работают в основном одинаково: передатчик посылает сигнал, который перехватывается приемником .

Прослушивание музыки в автомобиле начинается с радиостанции с большим радиопередатчиком. Передатчик работает, принимая звук, например музыку, и превращая шум в электрический ток. Затем ток течет вертикально вдоль радиомачты к вершине, где он заставляет электроны, заряженные частицы внутри атома, подпрыгивать. Это создает электромагнитные радиоволны и посылает их на сотни миль. Электрическое оборудование передает электрический ток на определенной частоте, скажем, 101.5 мегагерц.

Затем эти волны принимаются радиоприемниками. Радиоприемники имеют антенны, которые подключены к тюнерам. Тюнеры ищут определенную частоту радиоволн. Если вы скажете тюнеру смотреть на 101,5, тюнер принимает входящие радиоволны, а усилитель берет на себя управление. Усилитель усиливает звук, чтобы вы могли слышать музыку в автомобиле.

Эта радиомачта передает волны на определенной частоте.

Эта концепция радиопередачи и приема верна для всех применений антенн от сотовых телефонов до космической связи.Однако конструкция антенны обычно варьируется в зависимости от ее назначения. Давайте посмотрим на эту радиоприемную антенну, чтобы понять почему.

AM и FM: длина антенны

AM и FM радио функционируют одинаково: волны модулируются или кодируются и поступают в приемник для обработки и усиления. АМ, или амплитудная модуляция, — это сигнал, который изменяет амплитуду волны для изменения сигнала. FM, или частотная модуляция, изменяет частоту радиоволн для изменения сигнала.

AM меняет амплитуду, FM меняет частоту

AM-радио вещает на частотах от 540 до 1600 кГц, а FM-радио — на частотах от 88,1 до 108,1 мегагерц — примерно в сто раз быстрее. Поскольку длина волны AM-сигнала намного длиннее, чем у FM-сигнала, антенна также должна быть намного длиннее. FM-антенна может торчать из верхней части радиоприемника, но AM-антенна — длинная проволочная петля, туго обмотанная вокруг магнита, — на самом деле спрятана внутри.

Башни и спутники: форма антенны

Башни радиостанций одинаково передают радиоволны во всех направлениях, в том числе и в атмосферу. Некоторые волны распространяются по воздуху, некоторые проходят по земле, а некоторые даже отскакивают от атмосферы и возвращаются на Землю. Точно так же FM-антенна вашего автомобиля принимает волны (почти) одинаково со всех сторон.

Параболические антенны , или антенны в форме тарелки, имеют форму параболы для отражения радиоволн.Думайте об этом как о способе сфокусировать радиоволны в определенной области. Если бы вы хотели послать музыку прямо своему другу Алексею, а не своей подруге Бри, вы бы использовали свою параболическую антенну, чтобы послать свои радиоволны в направлении Алексея.

Параболические антенны используются в основном в спутниковом телевидении или космической связи. Те, которые используются для связи с космическими спутниками, находятся на автоматических дорожках, которые могут перемещать тарелку в направлении спутника.

Параболическая антенна

Беспроводная интернет-антенна и усилитель

Беспроводная интернет-антенна работает так же, как и любое радио, только на более высокой частоте.FM-радио обычно работает на частоте до 108 мегагерц, а Wi-Fi чаще всего 2,4 гига герц. Новые беспроводные интернет-маршрутизаторы вещают на частоте 5,0 гигагерц. Беспроводные интернет-маршрутизаторы передают радиосигналы, а беспроводные устройства, такие как ноутбуки и телефоны, принимают эти сигналы. Как только сигнальное соединение инициировано, пакеты данных отправляются по соединению. Когда вы открываете веб-сайт, ваш компьютер отправляет запрос маршрутизатору, а маршрутизатор отправляет информацию обратно.

Современным беспроводным интернет-соединениям присущи проблемы с подключением, потому что нерентабельно включать большую антенну в каждый маршрутизатор.Препятствия в доме и на большом расстоянии легко прерывают интернет-соединение. Вот почему были изобретены бустеры беспроводного интернета . Усилители беспроводного интернета повторяют соединение, которое они получают. Эти устройства стратегически размещены в пределах области и получают подключение к Интернету. Интернет-соединение затем ретранслируется бустером, что почти вдвое увеличивает охват.

Кстати, у WiFi частота примерно в десять раз больше, чем у FM-радио. Как вы думаете, какой длины антенна в вашем ноутбуке? Как вы думаете, это линейная или параболическая? Люди, называемые «управленцами», очень интересовались этим, когда впервые был изобретен Wi-Fi.Они использовали свои знания о сетях Wi-Fi, чтобы разбить лагерь возле офиса и получить бесплатный доступ в Интернет. Стандартные антенны были не такими сильными, как им нужно, поэтому некоторые из них импровизировали с самодельными антеннами. Некоторые вардрайверы даже использовали банки Pringles! Антенны действительно бывают всех форм и размеров.

Краткий обзор урока

  • Антенна представляет собой устройство из проводящего металла, которое перехватывает и/или посылает электромагнитных радиоволн . Отправитель называется отправителем ; перехватчик называется приемником .Изменение размера и формы антенн может помочь адаптировать их к различным функциям.
  • Электромагнитные радиоволны — это волны определенной частоты (от 3 килогерц до 300 гигагерц), которые невидимы для человеческого глаза и используются для связи на большие расстояния.
  • Параболические антенны , или антенны в форме тарелки, имеют форму параболы для отражения радиоволн.
  • Сигналы могут быть усилены путем их приема и ретрансляции.

Что такое антенна? Различные типы антенн и характеристики антенны

В этом уроке мы узнаем об антеннах, о том, какие существуют типы антенн, о различных свойствах антенн и многих других важных аспектах антенн.

Если вас интересует Беспроводная связь Инжиниринг, будет время, когда вы столкнетесь с проектированием или работой с антеннами. Независимо от области интересов, я надеюсь, что этот учебник по антеннам и различным типам антенн будет полезен даже нетехническому человеку.

Важное примечание:

  • В теорию антенн вовлечено множество сложных математических вопросов, начиная с электромагнитных волн, уравнений Максвелла, характеристик мощности, излучения и т. д.
  • Их обсуждение выходит за рамки этого руководства, так как это только вводная работа.

Антенны повсюду

Возможно, вы знакомы с антеннами в целом, независимо от того, понимаете ли вы принцип работы антенны.Везде, где есть беспроводная связь, есть антенна. Форма, размер и тип антенны могут быть разными, но, тем не менее, антенна задействована.

ПРИМЕЧАНИЕ. Беспроводная связь , такая как инфракрасная связь, является исключением.

Например, рассмотрим два самых важных устройства в нашей жизни: мобильный телефон и телевизор (или просто телевизор). Оба этих устройства полагаются на беспроводную связь, и, следовательно, оба эти устройства должны каким-то образом иметь связанную с ними антенну.

ПРИМЕЧАНИЕ: Кабельное телевидение здесь не обсуждается, несмотря на то, что здесь задействована антенна (обычно с оператором, который принимает сигнал с помощью антенны и передает его по коаксиальному кабелю).

Фактически, как эти устройства, так и многие другие беспроводные устройства, такие как маршрутизаторы, беспроводные модемы, игровые контроллеры, устройства Bluetooth (например, наушники) и т. д., по сути, так или иначе имеют антенну.

Итак, что такое антенна?

Антенна – это структура, связанная с областью перехода между «направленной волной» и «свободным пространством».Хорошо, это определенно не очень хорошее определение для новичка. Позвольте мне сказать так: Антенна (или иногда называемая антенной) — это электрическое устройство, которое преобразует электрическую энергию в электромагнитные волны (или просто радиоволны) и наоборот.

Сигнал от линии передачи или направляющего устройства (отсюда термин «направленная волна»), такого как коаксиальный кабель, подается на антенну, которая затем преобразует сигнал в электромагнитную энергию для передачи через пространство (отсюда термин «свободное пространство»). ).

Антенна

может использоваться как для передачи, так и для приема электромагнитного излучения, т. е. передающая антенна собирает электрические сигналы с линии передачи и преобразует их в радиоволны, тогда как приемная антенна делает прямо противоположное, т. е. принимает радиоволны из космоса и преобразует их. к электрическим сигналам и подает их в линию передачи.

Зачем нам Антенны?

Есть несколько причин, почему нам нужны или почему мы используем антенны, но важная причина, почему мы используем антенны, заключается в том, что они обеспечивают простой способ передачи сигналов (или данных), когда другие методы невозможны.

Возьмем, к примеру, самолет. Пилоту необходимо часто общаться с персоналом УВД. Если бы не было никакого смысла, если бы мы привязали трос (динамически изменяемой длины) к хвосту самолета и подключили его к УВД.

Беспроводная связь — единственный возможный вариант, а антенны — это шлюз для этого. Во многих ситуациях или приложениях кабели предпочтительнее беспроводной связи с антеннами (например, высокоскоростной Ethernet или соединение между игровой консолью и T.В., например).

Различные типы антенн

Теперь, когда мы немного узнали об антеннах в целом и о том, почему мы их используем, давайте продолжим и рассмотрим различные типы антенн. Существует несколько типов антенн и в каждой литературной работе есть своя классификация антенн.

Ниже перечислены некоторые распространенные типы антенн:

  • Проволочные антенны
    • Короткая дипольная антенна
    • Дипольная антенна
    • Рамочная антенна
    • Монопольная антенна
  • Логопериодические антенны
    • Антенны с галстуком-бабочкой
    • Логопериодические антенны
    • Логопериодическая дипольная решетка
  • Апертурные антенны
    • Щелевая антенна
    • Рупорная антенна
  • Микрополосковые антенны
    • Прямоугольная микрополосковая патч-антенна
    • Четвертьволновая патч-антенна
  • Рефлекторные антенны
    • Плоская рефлекторная антенна
    • Антенна с угловым отражателем
    • Антенна с параболическим отражателем
  • Линзовые антенны
  • Антенны бегущей волны
    • Антенна с длинным проводом
    • Антенна Яги-Уда
    • Спиральная проволочная антенна
    • Спиральная антенна
  • Массивные антенны
    • Двухэлементная антенная решетка
    • Линейная антенная решетка
    • Антенны с фазированной решеткой

Давайте теперь кратко рассмотрим некоторые из этих различных типов антенн.

Проволочные антенны

Одними из наиболее часто используемых антенн являются проволочные антенны. Их можно найти в транспортных средствах (автомобилях), кораблях, самолетах, зданиях и т. д. Проволочные антенны бывают разных форм и размеров, такие как прямой провод (диполь), петля и спираль.

Короткая дипольная антенна

Пожалуй, самой простой из всех антенн является короткая дипольная антенна. Это частный случай дипольной антенны.

В своей простейшей форме это провод с разомкнутой цепью, в центре которого подается сигнал.Термин «короткий» в короткой дипольной антенне напрямую не относится к ее размеру, а скорее к размеру провода по отношению к длине волны сигнала.

Для типичной короткой дипольной антенны длина провода составляет менее одной десятой длины волны рабочей частоты.

Дипольная антенна

Дипольная антенна состоит из двух проводников на одной оси, и длина провода должна быть меньше длины волны.

Рамочная антенна

Рамочная антенна состоит из одного или нескольких витков провода, образующих петлю. Излучение, создаваемое рамочной антенной, сравнимо с излучением короткой дипольной антенны.

Несимметричная антенна

Частным случаем дипольной антенны является несимметричная антенна, т. е. половина дипольной антенны.

Апертурные антенны

Класс направленных антенн. Апертурные антенны имеют отверстие в поверхности.Обычно апертурная антенна состоит из диполя или рамочной антенны в направляющей конструкции с отверстием для излучения радиоволн.

Щелевая антенна

Тип апертурной антенны, которая содержит одну или несколько щелей, прорезанных на поверхности волновода. Они обычно используются в микроволновых частотах и ​​имеют всенаправленную диаграмму направленности.

Рупорная антенна

Одной из самых популярных антенн является рупорная антенна, которая осуществляет переход между линией передачи и волной, распространяющейся в свободном пространстве.Он действует как естественное продолжение волновода.

Основные параметры антенн (характеристики)

К настоящему времени у нас есть общее представление об антенне и о том, что она является важным компонентом системы беспроводной связи. Следующим важным моментом, который необходимо понять, является то, что характеристики типичной системы беспроводной связи зависят от характеристик антенны, используемой в системе.

Например, рабочие характеристики системы связи восходят к характеристикам направленности антенны.Независимо от приложения, в котором используется антенна, все антенны связаны с несколькими основными параметрами.

Эти параметры иногда также называют свойствами антенны или характеристиками антенны. Некоторые основные характеристики антенны перечислены ниже:

  • Диаграмма направленности антенны
  • Интенсивность излучения
  • Направленность и усиление
  • Эффективность излучения и усиление мощности
  • Входное сопротивление
  • Эффективная длина
  • Полоса пропускания
  • Эффективная апертура
  • Поляризация антенны

Давайте разберемся в этих свойствах антенн один за другим.

Диаграмма направленности

Практичная антенна не может излучать энергию во всех направлениях с одинаковой силой. Излучение от антенны обычно оказывается максимальным в одном направлении, тогда как оно минимально или почти равно нулю в других направлениях.

Напряженность поля — это величина, которая используется для представления диаграммы направленности антенны. Обычно его измеряют в точке, расположенной на определенном расстоянии от антенны.

Вы можете измерить напряженность поля, рассчитав напряжение в двух разных точках на линии электропередач и разделив результат на расстояние между двумя точками.Следовательно, единицами напряженности поля являются вольты на метр.

Графически напряженность поля изображается в виде трехмерного графика, поскольку она является мерой напряженности электромагнитного поля в точках, равноудаленных от антенны.

Если график излучения антенны является просто функцией направления, то он называется просто диаграммой направленности. Но если он выражается через напряженность электрического поля в В/м, то он называется диаграммой напряженности поля (или диаграммы направленности).

На следующем изображении показана диаграмма направленности поля для дипольных антенн с половиной длины волны и одной длиной волны.

Иногда излучение антенны также является функцией мощности на единицу телесного угла. Этот график называется диаграммой направленности мощности.

Интенсивность излучения

Интенсивность излучения антенны — это мощность на единицу телесного угла. Он представлен буквой U и не зависит от расстояния до антенны. Единицами интенсивности излучения являются ватты на стерадиан (Вт/Sr).

Направленность и усиление

В идеале антенна, излучающая энергию во всех направлениях одинаково, т. е. всенаправленная антенна, называется изотропной антенной. Это всего лишь гипотетическая ситуация, и на практике изотропная антенна не существует.

Но если рассматривать изотропную антенну, то ее плотность мощности будет одинакова во всех точках на сфере излучения. Следовательно, средняя мощность антенны как функция излучаемой мощности равна

P среднее = P рад / 4πr 2 Вт/м 2

Отношение плотности мощности к средней излучаемой мощности известно как направленное усиление.

Направленность антенны — это мера концентрации излучения в направлении максимального излучения или отношение максимальной плотности мощности к средней излучаемой мощности.

Эффективность излучения и усиление мощности

Все практические антенны будут иметь омические потери, поскольку они состоят из проводящих материалов с конечной проводимостью. Эффективность излучения – это отношение излучаемой мощности к входной мощности.

η r = P рад / P в

Коэффициент усиления антенны — это отношение мощности, излучаемой в одном направлении, к общей входной мощности.

Входное сопротивление

Мы должны позаботиться о согласовании входного импеданса антенны с импедансом входной линии передачи. Если входное сопротивление не совпадает, то система со временем деградирует из-за отраженной мощности.

Эффективная длина

Длина воображаемой линейной антенны с равномерно распределенным током определяется как эффективная длина такой антенны, что обе эти антенны имеют одинаковое дальнее поле в плоскости π/2.

Полоса пропускания

Полоса пропускания антенны определяется как диапазон частот, в котором характеристики антенны поддерживаются на заданном уровне.Это связано с тем, что требования к характеристикам антенны, таким как коэффициент усиления, импеданс, коэффициент стоячей волны и т. д., могут изменяться во время работы.

Эффективная апертура

Обычно термин «эффективная апертура» или «эффективная площадь» ассоциируется с приемной антенной. Эффективная апертура или площадь антенны — это мера способности антенны извлекать энергию из электромагнитной волны.

Эффективная апертура антенны представляет собой отношение мощности, принимаемой на нагрузке, к средней плотности мощности, создаваемой антенной.

Поляризация антенны

Поляризация антенны относится к физической ориентации электромагнитной волны, излучаемой в заданном направлении. Поляризация электромагнитной волны — это изменяющееся во времени направление и относительная величина вектора электрического поля.

Если направление не указано, то считается поляризация в направлении максимального усиления.

Существуют и другие характеристики, такие как температура антенны, ширина луча, эффективность луча и т. д., которые также имеют решающее значение.

Как работают антенны и передатчики?

Как работают антенны и передатчики? — Объясните этот материал Реклама

Представьте, что вы протягиваете руку и ловите слова, картинки и информация проходит мимо. Это более или менее то, что антенна (иногда называемая антенной): это металлический стержень или тарелка, улавливает радиоволны и превращает их в электрические сигналы, во что-то вроде радио или телевизор или телефонная система.Такие антенны иногда называют приемниками. Передатчик – это другой тип антенны, которая выполняет противоположную работу по отношению к приемнику: он превращает электрические сигналы в радиоволны, чтобы они могли путешествовать иногда тысячи километров вокруг Земли или даже в космос и назад. Антенны и передатчики являются ключом практически ко всем формы современной телекоммуникации. Давайте подробнее рассмотрим, что они и как они работают!

Фото: Огромная 70-метровая спутниковая антенна в Канберре в Австралии.Фото любезно предоставлено НАСА на Викискладе.

Как работают антенны

Предположим, вы руководитель радиостанции и хотите передавать свои программы в более широкий мир. Как вы это делаете?

Вы используете микрофоны, чтобы улавливать звуки голосов людей и превращать их в электрическую энергию. Вы берете это электричество и свободно говоря, заставьте его течь вдоль высокой металлической антенны (усилив его в мощность много раз, так что он будет путешествовать в мире так далеко, как вам нужно).Как электроны (крошечные частицы внутри атомов) в электрическом токе колеблются взад и вперед вдоль антенны, они создают невидимое электромагнитное излучение в виде радио волны. Эти волны, частично электрические и частично магнитные, распространяются со скоростью света, забирая ваше радио. программа с ними. Что происходит, когда я включаю радио дома в нескольких милях? Радиоволны, которые вы послали, проходят через металлическую антенну и заставляют электроны раскачиваться вперед и назад. Это создает электрический ток — сигнал о том, что электронные компоненты внутри моего радио снова включается в звук, который я слышу.

Работа: Как передатчик посылает радиоволны приемнику. 1) Электричество, поступающее в передающую антенну, заставляет электроны колебаться вверх и вниз по ней, создавая радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света. 3) Когда волны достигают приемной антенны, они заставляют электроны внутри нее колебаться. Это производит электрический ток, который воссоздает исходный сигнал.

Антенны передатчика и приемника часто очень похожи по дизайн.Например, если вы используете что-то вроде спутникового телефона которые могут отправлять и принимать видеотелефонные звонки в любое другое место на Земле с помощью космических спутников, сигналы, которые вы передаете и получаете все проходят через одну спутниковую тарелку — антенну особого типа. в форме чаши (и технически известный как параболический рефлектор , потому что тарелка изгибается в форме графика, называемого параболой).

Фото: параболический рефлектор (1) улавливает входящие волны и отражает их до гораздо меньший концентрирующий «субрефлектор» над и в центре тарелки (2), из которого они отраженный вниз для обработки (3).Подобная тарелка также может работать как передатчик, просто отправляя радиолучи в обратном направлении. Фотография антенны Deep Space Network предоставлена НАСА.

Часто, хотя передатчики и приемники выглядят очень по-разному. ТВ или радио радиовещательные антенны представляют собой огромные мачты, иногда тянущиеся на сотни метров/футов в воздух, потому что они должны посылать мощные сигналы на большие расстояния. (Одна из тех, на которые я регулярно настраиваюсь, в Саттон Колдфилд в Англии, имеет мачту высотой 270,5 метра или 887 футов, что примерно равно 150 рослым людям, стоящим друг над другом.) Но вам не нужно ничего такого большого на вашем телевизоре или радио дома: с этой задачей вполне справится антенна гораздо меньшего размера.

Волны не всегда распространяются по воздуху от передатчика к приемнику. В зависимости от того, какие виды (частоты) волн мы хотим послать, как далеко мы хотим их послать и когда мы хотим это сделать, на самом деле существует три различных способов, по которым волны могут распространяться: 1) По линии достопримечательность; 2) по земной волне; 3) Через ионосферу.

Произведение: Как волна распространяется от передатчика к приемнику: 1) По прямой видимости; 2) по земной волне; 3) Через ионосферу.

  1. Как мы уже видели, они могут стрелять по так называемой «линии прицеливания», по прямой — как луч света. В старых телефонных сетях дальней связи для передачи звонков между очень высокими башнями связи использовались микроволны. (оптоволоконные кабели в значительной степени сделали это устаревшим).

    Фото: Антенны, использующие связь в пределах прямой видимости, нужно монтировать на высоких мачтах, вот так. Вы можете видеть тонкие диполи антенны, торчащие из верхней части, но большая часть того, что вы видите здесь, — это просто башня, которая удерживает антенну высоко в воздухе.Фотография Пьера-Этьена Куртежуа предоставлена ​​армией США.

  2. Они могут двигаться вокруг кривизны Земли в так называемой земной волне. AM (средневолновое) радио имеет тенденцию распространяться таким образом на короткие и средние расстояния. Это объясняет, почему мы можем слышать радиосигналы за горизонтом (когда передатчик и приемник не находятся в пределах видимости друг друга).
  3. Они могут взлететь в небо, отскочить от ионосферы (электрически заряженной части верхних слоев атмосферы Земли) и снова спуститься на землю.Этот эффект лучше всего работает ночью, что объясняет, почему дальние (иностранные) AM-радиостанции гораздо легче принимать по вечерам. В дневное время волны, уходящие в небо, поглощаются нижними слоями ионосферы. Ночью такого не бывает. Вместо этого более высокие слои ионосферы улавливают радиоволны и отбрасывают их обратно на Землю, давая нам очень эффективное «зеркало неба», которое может помочь переносить радиоволны на очень большие расстояния.
Рекламные ссылки

Какой длины должна быть антенна?

Простейшая антенна представляет собой цельный кусок металлического провода, прикрепленный к радио.Первое радио, которое я построил, когда мне было 11 или 12 лет, было кристалл с длинной петлей из медной проволоки, действующей как антенна. я побежал антенна на потолке моей спальни, так что, должно быть, всего около 20–30 метров (60–100 футов) в длину!

Большинство современных транзисторных радиоприемников имеют как минимум две антенны. Один из представляет собой длинную блестящую телескопическую штангу, которая выдвигается из футляра и поворачивается для приема сигналов FM (частотная модуляция). другой — антенна внутри корпуса, обычно крепящаяся к основному плате, и он улавливает сигналы AM (амплитудной модуляции).(Если вы не уверены в разнице между FM и AM, обратитесь к нашей статье о радио.)

Зачем в радиостанции две антенны? Сигналы на них разные диапазоны волн переносятся радиоволнами разных частота и длина волны. Типичные радиосигналы AM имеют частоту 1000 кГц (килогерц), в то время как типичные FM-сигналы имеют частоту около 100 МГц. (мегагерц) — поэтому они вибрируют примерно в сто раз быстрее. Так как все радио волны распространяются с одинаковой скоростью (скорость света, которая составляет 300 000 км/с или 186 000 миль в секунду), сигналы AM имеют длины волн примерно в сто раз больше, чем сигналы FM.Вам нужно два антенны, потому что одна антенна не может принять такое огромное разный диапазон длин волн. Это длина волны (или частота, если вы предпочитаете) радиоволн, которые вы пытаетесь обнаружить, определяет размер и тип антенны, которую необходимо использовать. Говоря в широком смысле, длина простой (стержневой) антенны должна составлять примерно половину длины волны радиоволны, которые вы пытаетесь принять (также можно антенны, составляющие четверть длины волны, компактные миниатюрные антенны, составляющие примерно одну десятую длины волны, и мембранные антенны, которые еще меньше, хотя мы не будем здесь вдаваться в подробности).

Длина антенны — не единственное, что влияет на длину волны. вы собираетесь забрать; если бы это было радио с фиксированной длиной антенны сможет принимать только одну станцию. Антенна подает сигналы в схему настройки внутри радиоприемника, который предназначен для «захвата» одной конкретной частоты и игнорирования остальных. Самая простая схема приемника (подобная той, что вы найдете в кристаллическом радиоприемнике) не что иное, как моток проволоки, диод и конденсатор, и он подает звук в наушник.Схема реагирует (технически резонирует с , что означает электрические колебания) на частоте, на которую вы настроены. и отбрасывает частоты выше или ниже этого. Регулируя емкость конденсатора, вы меняете резонансную частоту, которая настраивает ваше радио на другую станцию. Работа антенны состоит в том, чтобы собрать достаточно энергии от проходящих радиоволн, чтобы сделать схема резонирует на нужной частоте.

Антенны AM и FM: длинные и короткие

Давайте посмотрим, как это работает для FM.Если я попытаюсь слушать типичный радиовещание на частоте FM 100 МГц (100 000 000 Гц), волны, несущие мою программу, имеют длину около 3 м (10 футов). Так что идеал антенна около 1,5 м (4 фута) или около того в длину, что примерно длина телескопической FM-радиоантенны, когда она полностью выдвинута.

Фото: AM-антенна типа «петля» внутри типичного транзисторного радиоприемника. очень компактный и очень направленный. Провод розового цвета, из которого состоит антенна, намотан на толстый ферритовый сердечник (черный стержень).Обычно, как вы видите здесь, на одном ферритовом стержне располагаются две отдельные антенны: одна для АМ (средневолновая) и одна для ДВ (длинноволновая).

Теперь для AM длина волны примерно в 100 раз больше, так почему же вы не нужна антенна длиной 300 м (0,2 мили), чтобы поймать их? Вам нужна мощная антенна, вы просто не знаете, что она есть! АМ-антенна внутри транзисторного радиоприемника работает совершенно по-другому. путь к FM-антенне снаружи. Где FM-антенна улавливает электрическую часть радиоволны, вместо этого AM-антенна соединяется с магнитной частью .Это отрезок очень тонкой проволоки (обычно несколько десятков метров) намотаны от нескольких десятков до нескольких сотен раз вокруг ферритового (магнитного) сердечника, который сильно концентрирует магнитную часть радиосигналов и производит («индуцирует») больший ток в проводе. обернутый вокруг них. Это означает, что подобная антенна может быть очень маленькой и при этом иметь мощность. Без ферритового стержня рамочной антенне требуется гораздо больше витков провода. (чтобы тысячи вместо сотен или десятков) или петли проволоки нужно быть намного больше.Вот почему внешние FM-антенны для радиоприемников иногда занимают в форме большой петли, возможно, 10–20 см (4–8 дюймов) в диаметре или около того.

Работа: Вверху: Электромагнитные радиоволны состоят из вибрирующих электрических волн (синие) и магнитных волн (красные), движущихся вместе со скоростью света (черная стрелка). Внизу: слева: FM-антенна улавливает относительно коротковолновую высокочастотную электрическую часть FM-радиоволн. Справа: рамочная ферритовая антенна AM улавливает и концентрирует магнитные части длинноволновых низкочастотных электромагнитных волн.

Пока все хорошо, но как насчет мобильных телефонов? Почему им нужны только короткие и короткие Антенны как на фото? В мобильных телефонах тоже используются радиоволны, которые также распространяются со скоростью света. и с типичной частотой 800 МГц (примерно в десять раз больше, чем FM-радио). Это означает, что их длина волны примерно в 10 раз короче, чем FM-радио, поэтому им нужно антенна примерно в десять раз меньше. В смартфонах обычно антенна растягивается вокруг внутренней части корпуса. Давайте посмотрим, как это вычисляется: если частота 800 МГц, длина волны 37.5 см (14,8 дюйма), а половина длины волны будет быть 18 см (7,0 дюйма). Мой нынешний смартфон LG имеет длину около 14 см (5,5 дюйма), так что вы можете видеть мы находимся на правильном уровне.

Фото: 1) Эта телескопическая FM-радиоантенна выдвигается на длину около 1–2 м (3–6 футов или около того), что составляет примерно половину длины радиоволн, которые она пытается уловить. 2) У мобильных телефонов особенно компактные антенны. Старые модели (например, Motorola слева) имеют короткие внешние антенны или антенны, которые выдвигаются телескопически.(Открытая часть антенны — это часть, на которую указывает мой палец и есть еще одна часть, которую мы не можем видеть, бегущая по краю печатной платы внутри корпуса.) Более новые мобильные телефоны (например, модель Nokia справа) имеют более длинные антенны, полностью встроенные в корпус.

Дополнительные типы антенн

Простейшие радиоантенны представляют собой длинные прямые стержни. Многие Комнатные телевизионные антенны имеют форму диполя : металлического стержня, разделенного на две части и сложенный горизонтально, поэтому он немного похож на человека, стоящего прямо вверх, вытянув руки горизонтально.Более сложный открытый Телевизионные антенны имеют ряд таких диполей, расположенных вдоль центральной опорный стержень. Другие конструкции включают круглые петли из проволоки и, Конечно, параболические спутниковые тарелки. Почему так много разных дизайнов? Очевидно, что волны, приходящие к антенне от передатчика, абсолютно одинаковы, несмотря ни на что. форма и размер антенны. Другой рисунок диполей поможет сконцентрировать сигнал, чтобы его было легче обнаружить. Этот эффект можно еще больше усилить, добавив несвязанные «фиктивные» диполи, известные как направляющие и отражатели, которые отражают большую часть сигнала на фактические принимающие диполи.Это эквивалентно усилению сигнала и возможности принимать более слабый сигнал, чем более простая антенна.

Иллюстрация: четыре распространенных типа антенн (красные) и места, где они лучше всего принимают (оранжевые): простой диполь, сложенный диполь, диполь и рефлектор и яги. Базовая или сложенная дипольная антенна одинаково хорошо улавливает перед своими полюсами или позади них, но плохо на каждом конце. Антенна с рефлектором улавливает намного лучше с одной стороны, чем с другой, потому что отражающий элемент (красная полоса, похожая на диполь слева) отражает больше сигнала на изогнутый диполь справа.Yagi еще больше усугубляет этот эффект, улавливая очень сильный сигнал с одной стороны и практически полное отсутствие сигнала с какой-либо другой стороны. Он состоит из нескольких диполей, отражателей и директоров.

Важные свойства антенн

Особенно важны три характеристики антенн, а именно их направленность, усиление и полоса пропускания.

Направленность

Диполи очень направленны : они улавливают входящие радиоволны, прямым углом к ​​ним.Вот почему телевизионная антенна должна быть правильно установлены на вашем доме и обращены в правильную сторону, если вы собираетесь получить четкое изображение. Телескопическая антенна на FM-радио меньше явно направленным, особенно если сигнал сильный: если вы если бы он был направлен прямо вверх, он будет улавливать хорошие сигналы от практически любое направление. Ферритовая AM-антенна внутри радиоприемника гораздо более направленным. Слушая AM, вы найдете себя нужно поворачивать радиостанцию, пока она не поймает действительно сильный сигнал.(Как только вы нашли лучший сигнал, попробуйте повернуть радио ровно на 90 градусов и обратите внимание, как сигнал часто падает почти до нуля.)

Хотя остронаправленные антенны может показаться болезненным, когда они правильно выровнены, они помогают уменьшить помехи от нежелательных станций или сигналов, близких к тому, который вы пытаетесь обнаруживать. Но направленность — это не всегда хорошо. Подумайте о своем мобильном телефоне. Вы хотите, чтобы он мог принимать звонки, где бы он ни находился по отношению к ближайшую телефонную мачту, или принимать сообщения в зависимости от того, куда он указывает, когда он лежит в сумке, так что остронаправленная антенна не очень хороша.Аналогично для GPS-приемника, который сообщает вам, где вы находитесь. используя сигналы нескольких космических спутников. Поскольку сигналы поступают с разных спутники, в разных местах неба, следует, что они приходят с разных направлений, так что, опять же, остронаправленная антенна не была бы такой полезной.

Усиление

Коэффициент усиления антенны является очень техническим измерением, но, вообще говоря, сводится к сумме, на которую он повышает сигнал. Телевизоры часто улавливают слабый, призрачный сигнал даже без антенна подключена.Это потому, что металлический корпус и другие компоненты действуют как основная антенна, не сфокусированная на какой-либо конкретной направлении и по умолчанию улавливать какой-либо сигнал. Добавьте правильный направленную антенну, и вы получите гораздо лучший сигнал. Усиление измеряется в децибелах (дБ), и (как правило) чем больше усиление тем лучше ваш прием. В случае с телевизорами вы получаете гораздо больший выигрыш от сложного наружная антенна (одна, скажем, с 10–12 диполями в параллельном «массиве»), чем от простого диполя.Все наружные антенны работают лучше, чем комнатные, а оконные и встроенные антенны имеют более высокий коэффициент усиления и работают лучше, чем встроенные.

Полоса пропускания

Полоса пропускания антенны — это диапазон частот (или длинах волн, если хотите), на которых он работает эффективно. шире полоса пропускания, тем больше диапазон различных радио волны, которые вы можете подобрать. Это полезно для чего-то вроде телевидения, где вам может понадобиться подобрать много разных каналов, но много менее полезен для телефона, мобильного телефона или спутниковой связи где все, что вас интересует, это очень специфическая радиоволна передачи в довольно узкой полосе частот.

Фото: Другие антенны: 1) Антенна, питающая RFID-метку, вставленную в библиотечную книгу. Схема внутри него не имеет источника питания: всю энергию он получает от поступающих радиоволн. 2) Дипольная антенна внутри беспроводной карты Wi-Fi PCMCIA. Этот работает с радиоволнами 2,4 ГГц с длиной волны 12,5 см, поэтому его длина должна быть около 6 см или около того.

Кто изобрел антенны?

На этот вопрос нет простого ответа, потому что радио превратилось в полезное технологии через вторую половину 19-го века благодаря работе довольно несколько разных людей — как ученых-теоретиков, так и практических экспериментаторов.

Кто были эти пионеры? Шотландский физик Джеймс Клерк Максвелл разработал теорию радио примерно в 1864 году. и Генрих Герц доказал, что радиоволны действительно существовали примерно через 20 лет (они были некоторое время спустя назвал волны Герца в его честь). Несколько лет спустя, на встрече в Оксфорде, Англия, 14 августа 1894 года, английский физик, Оливер Лодж , продемонстрировал, как можно использовать радиоволны для передачи сигналов. из одной комнаты в другую в том, что он позже описал (в своей автобиографии 1932 года) как «очень инфантильный вид радиотелеграфии».» Лодж подал патент США на «электрическую телеграфию» 1 февраля 1898 года, описывая устройство для «оператора с помощью того, что сейчас известно». как «телеграфия на волнах Герца» для передачи сообщений через пространство любому одному или нескольким из ряда различных людей в разных местах…» Лодж не знал на этом этапе, что Гульельмо Маркони проводил свои собственные эксперименты. в Италии примерно в то же время — и в конечном итоге оказался лучшим шоуменом: многие люди считают его «изобретателем радио» и по сей день, тогда как на самом деле он был лишь одним из группы дальновидных людей, помогли превратить науку об электромагнитных волнах в практическую технологию, изменившую мир.

Иллюстрация: иллюстрация Оливера Лоджа, на которой радиоволны посылаются через пространство от передатчика (красный) к приемнику (синий) на некотором расстоянии, взята из его патента США 609,154 1898 года: Электрическая телеграфия. Предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Ни в одном из первоначальных радиоэкспериментов не использовались передатчики или приемники, которые мы могли бы мгновенно распознать сегодня. Герц и Лодж, например, использовали устройство, называемое искровым генератором: пара цинковых шариков, прикрепленных к коротким отрезкам медной проволоки с воздушным зазором между ними.Лодж и Маркони использовали когереры Бранли (стеклянные трубки, заполненные металлическими опилками) для обнаружения волн, которые они передавали. и получил, хотя Маркони счел их «слишком неустойчивыми и ненадежными» и в конце концов разработал свой собственный детектор. Вооружившись этим новым оборудованием, он проводил систематические эксперименты по изучению того, как высота антенны влияет на расстояние, на которое он может передавать сигнал.

А остальное, как говорится, уже история!

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

  • Справочник по проектированию антенн, Джон Л.Волакис (ред.). McGraw-Hill, 2018. Огромное исчерпывающее теоретическое и практическое руководство по всем распространенным типам антенн.
  • Теория антенн: анализ и разработка, Константин А. Баланис. Wiley, 2016. Хорошее общее теоретическое введение, предназначенное для студентов, изучающих физику и электротехнику. Не совсем подходит для начинающих — и вам потребуется приличное понимание математики.
  • Маленькие антенны: методы и приложения миниатюризации Джона Л. Волакиса и др. Макгроу-Хилл, 2010.Взгляд на теорию и практическое проектирование небольших антенн для мобильных телефонов, RFID и других приложений.
  • Теория и практика антенн, Раджешвари Чаттерджи. Нью Эйдж Интернэшнл, 2006.

Артикул

  • Ни одна антенна не смогла бы выжить в жестокой радиоактивной среде Европы — до сих пор, Насер Э. Чахат, IEEE Spectrum, 21 июля 2021 г. Как вы проектируете антенны для экстремальных условий космоса?
  • Крошечные мембранные антенны Чарльза К. Чоя. IEEE Spectrum, 22 августа 2017 г.Передовые антенны теперь можно уменьшить до 1/000 длины волны, которую они должны улавливать.
  • Настраиваемые антенны из жидкого металла для настройки на что угодно Александр Хеллеманс. IEEE Spectrum, 19 мая 2015 г. Какие антенны нам потребуются в будущем для высокочастотных радиоприложений с более короткими длинами волн?
  • Патент Apple, умно скрывающий антенну в вашей клавиатуре, Кристина Боннингтон. Wired, 17 августа 2011 г. Как клавиатуры Apple прячут беспроводные антенны под клавишами.
  • Внутри лаборатории дизайна антенн Apple, Брайан X. Чен. Wired, 16 июля 2010 г. Экскурсия по секретной лаборатории Apple по тестированию антенн.
  • Уши кролика оживляются бесплатно HDTV от Мэтта Рихтела и Дженны Уортам. The New York Times, 5 декабря 2010 г. Зрители, уставшие от цен на кабельное телевидение, вновь открывают для себя радость старомодных антенн и бесплатного телевидения.
  • Усиление сигнала для мобильных телефонов: BBC News, 22 апреля 2008 г. Как ученые из Оксфорда разработали более сложную антенну для мобильного телефона.
  • По мере того, как автомобили становятся все более подключенными, скрывать антенны становится все труднее, Иван Бергер. Нью-Йорк Таймс, 14 марта 2005 г. 90 169
  • Взлом с помощью трубки Pringles, Марк Уорд, BBC News, 8 марта 2002 г. Интересная новость, объясняющая, как хакеры использовали направленные антенны, сделанные из трубок Pringles, для проникновения в беспроводные сети.
  • Что вам следует знать о телевизионных антеннах Роберта Герцберга, Popular Science, декабрь 1950 г. Эта старая статья из архивов Popular Science остается очень ясным и актуальным введением в конструкцию антенн.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2008, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2008/2018) Антенны и передатчики. Получено с https://www.explainthatstuff.com/antennas.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Больше информации на нашем сайте…

Как работают антенны | Мобильные системы

Представьте, что вы протягиваете руку и ловите проходящие слова, картинки и информацию. Это более или менее то, что делает антенна (иногда называемая антенной): это металлический стержень или тарелка, которая улавливает радиоволны и превращает их в электрические сигналы, подаваемые на что-то вроде радио, телевидения или телефонной системы.Такие антенны иногда называют приемниками. Передатчик — это другой тип антенны, который выполняет противоположную работу приемника: он преобразует электрические сигналы в радиоволны, так что они иногда могут перемещаться на тысячи километров вокруг Земли или даже в космос и обратно. Антенны и передатчики являются ключом практически ко всем формам современной телекоммуникации. Давайте подробнее рассмотрим, что они из себя представляют и как они работают!

Как работают антенны

Предположим, вы руководитель радиостанции и хотите транслировать свои программы всему миру.Как вы это делаете? Вы используете микрофоны, чтобы улавливать звуки голосов людей и превращать их в электрическую энергию. Вы берете это электричество и, грубо говоря, заставляете его течь по высокой металлической антенне (увеличивая его мощность во много раз, чтобы оно распространялось в мире так далеко, как вам нужно). Поскольку электроны (крошечные частицы внутри атомов) в электрическом токе колеблются взад и вперед вдоль антенны, они создают невидимое электромагнитное излучение в виде радиоволн. Эти волны распространяются со скоростью света, унося с собой вашу радиопрограмму.Что произойдет, если я включу радио в своем доме в нескольких милях от меня? Радиоволны, которые вы послали, проходят через металлическую антенну и заставляют электроны раскачиваться вперед и назад. Это генерирует электрический ток — сигнал, который электронные компоненты внутри моего радио превращают обратно в звук, который я слышу.

Как передатчик посылает радиоволны приемнику. 1) Электричество, поступающее в передающую антенну, заставляет электроны колебаться вверх и вниз по ней, создавая радиоволны. 2) Радиоволны распространяются по воздуху со скоростью света.3) Когда волны достигают приемной антенны, они заставляют электроны внутри нее колебаться. Это производит электрический ток, который воссоздает исходный сигнал.

 

Антенны передатчика и приемника часто очень похожи по конструкции. Например, если вы используете что-то вроде спутникового телефона, который может отправлять и принимать видеотелефонные звонки в любое другое место на Земле с помощью космических спутников, все сигналы, которые вы передаете и принимаете, проходят через одну спутниковую антенну — особый вид антенны в форме чаши (и технически известной как параболический отражатель, потому что тарелка изгибается в форме графика, называемого параболой).Однако часто передатчики и приемники выглядят очень по-разному. Телевизионные или радиовещательные антенны представляют собой огромные мачты, иногда уходящие в воздух на сотни метров/футов, потому что они должны посылать мощные сигналы на большие расстояния. Но вам не нужно ничего такого большого для домашнего телевизора или радиоприемника: с этой задачей вполне справится антенна гораздо меньшего размера.

Волны не всегда распространяются по воздуху от передатчика к приемнику. В зависимости от того, какие виды (частоты) волн мы хотим послать, как далеко мы хотим их послать и когда мы хотим это сделать, на самом деле существует три различных способов, по которым волны могут распространяться:

Произведение: Как волна распространяется от передатчика к приемнику: 1) По прямой видимости; 2) по земной волне; 3) Через ионосферу.

  1. Как мы уже видели, они могут стрелять по так называемой «линии прицеливания», по прямой — как луч света. В старых телефонных сетях дальней связи для передачи звонков между очень высокими башнями связи использовались микроволны.
  2. Они могут двигаться вокруг кривизны Земли в так называемой земной волне. AM (средневолновое) радио имеет тенденцию распространяться таким образом на короткие и средние расстояния. Это объясняет, почему мы можем слышать радиосигналы за горизонтом (когда передатчик и приемник не находятся в пределах видимости друг друга).
  3. Они могут взлететь в небо, отскочить от ионосферы (электрически заряженной части верхних слоев атмосферы Земли) и снова спуститься на землю. Этот эффект лучше всего работает ночью, что объясняет, почему дальние (иностранные) AM-радиостанции гораздо легче принимать по вечерам. В дневное время волны, уходящие в небо, поглощаются нижними слоями ионосферы. Ночью такого не бывает. Вместо этого более высокие слои ионосферы улавливают радиоволны и отбрасывают их обратно на Землю, давая нам очень эффективное «зеркало неба», которое может помочь переносить радиоволны на очень большие расстояния.

 

Какой длины должна быть антенна?

Фото: Эта телескопическая FM-радиоантенна вытягивается примерно на 1–2 м (3–6 футов или около того), что составляет примерно половину длины радиоволн, которые она пытается уловить.

Простейшая антенна представляет собой цельный кусок металлического провода, прикрепленный к радиоприемнику. Первое радио, которое я построил, когда мне было 11 или 12 лет, представляло собой кристалл с длинной петлей из медного провода, действующей в качестве антенны. Я провел антенну вдоль потолка своей спальни, так что ее общая длина должна была быть около 20–30 метров (60–100 футов)!

Фото: Антенны, использующие связь в пределах прямой видимости, нужно монтировать на высоких мачтах, вот так.Вы можете видеть тонкие диполи антенны, торчащие из верхней части, но большая часть того, что вы видите здесь, — это просто башня, которая удерживает антенну высоко в воздухе. Фотография Пьера-Этьена Куртежуа предоставлена ​​армией США.

Большинство современных транзисторных радиоприемников имеют как минимум две антенны. Один из них представляет собой длинный блестящий телескопический стержень, который выдвигается из корпуса и поворачивается для приема FM-сигналов (частотной модуляции). Другой представляет собой антенну внутри корпуса, обычно прикрепленную к основной печатной плате, и принимает сигналы AM (амплитудной модуляции).(Если вы не уверены в разнице между FM и AM, обратитесь к нашей статье о радио.)

Зачем в радиостанции две антенны? Сигналы в этих разных диапазонах волн передаются радиоволнами разной частоты и длины волны. Типичные AM-радиосигналы имеют частоту 1000 кГц (килогерц), в то время как типичные FM-сигналы имеют частоту около 100 МГц (мегагерц), поэтому они вибрируют примерно в сто раз быстрее. Поскольку все радиоволны распространяются с одинаковой скоростью (скорость света, которая составляет 300 000 км/с или 186 000 миль в секунду), AM-сигналы имеют длину волны примерно в сто раз больше, чем FM-сигналы.Вам нужны две антенны, потому что одна антенна не может уловить такой сильно различающийся диапазон длин волн. Именно длина волны (или частота, если хотите) радиоволн, которые вы пытаетесь обнаружить, определяет длину антенны, которую вам нужно использовать. Вообще говоря, длина антенны должна составлять примерно половину длины волны радиоволн, которые вы пытаетесь принять (также можно сделать антенны, длина которых составляет четверть длины волны, хотя мы не будем здесь вдаваться в подробности). .

 

Антенны для чайников — Engibex

Будь то спутник, спрятанный в вашем смартфоне, стоящий на многоквартирном доме или сидящий на крыше автомобиля, буквально каждый сталкивался с антеннами в любой из их многочисленных форм.Антенны играют заметную, но незаметную роль в нашей повседневной жизни, но что они собой представляют на самом деле? Как они работают? Что понимается под коэффициентом усиления антенны и что означает диаграмма направленности? На эти вопросы мы должны ответить в следующей статье.

Что такое антенна?

Прежде чем мы перейдем к более техническим вопросам, всегда полезно определиться с предметом.
Антенна – это устройство, которое преобразует переменный ток (AC) в электромагнитные волны и наоборот.
Ток и, следовательно, электромагнитные волны должны изменяться во времени, чтобы иметь возможность нести информацию.

Антенны были открыты Генрихом Герцем в 1888 году.
Впервые он использовал антенну, чтобы доказать существование электромагнитных волн.

Они используются почти во всех электронных устройствах гражданского, военного и медицинского назначения. Антенны используются как для отправки, так и для приема радиопередач.
Такие технологии, как радио и телевидение, мобильные телефоны и Wi-Fi, подключенные автомобили, системы глобального позиционирования (GPS), космическая связь, радары и т. д.без антенн было бы невозможно.

Как работают антенны?

Простейшей и наиболее широко используемой антенной является дипольная антенна.
Диполь просто состоит из двух проводов одинаковой длины и подключен к приемнику или передатчику на одном конце.
Когда на антенну подается переменное напряжение, электрические заряды колеблются вдоль провода, меняясь со временем между положительными и отрицательными.
Электрические заряды и электроны, несущие заряды (электрический ток), генерируют магнитные и электрические волны, которые переносят сигналы и информацию по воздуху со скоростью света.

Колебания зарядов на дипольном проводе и генерируемые электрические поля.

Количество раз в секунду, когда заряженные электроны меняют полярность вдоль антенного провода (количество колебаний зарядов), определяет частоту дипольной антенны. Частота измеряется в герцах.
Один герц (Гц) соответствует одному колебанию в одну секунду.
Чтобы дать вам представление, для антенны Wi-Fi полярность меняется 2,4 миллиарда раз в секунду, следовательно, ее частота равна 2.4 гигагерца (ГГц).

Размер и длина антенны зависят от ее рабочей частоты и длины волны. Чем ниже частота, тем больше длина волны и больше антенна.

4 диполя на радиостанции для передачи радио/ТВ
Полужесткая проволочная дипольная антенна

Диаграмма направленности антенны

Диаграмма направленности дипольной антенны.Антенна ориентирована вертикально по оси Z.

Энергия, излучаемая антенной, представлена ​​ диаграммой направленности антенны.
Диаграммы излучения представляют собой диаграммы распределения излучаемой энергии в пространстве в зависимости от направления.

Диаграмма направленности дипольной антенны, например, называется всенаправленной, поскольку антенна излучает одинаково во всех направлениях вокруг провода.

Направления, в которых антенна не излучает, называются нулевыми.
Другими словами, антенна не сможет принимать сигналы, поступающие с нулевых направлений.

В зависимости от приложений антенны будут иметь разные диаграммы направленности.
Несимметричная антенна (аналогична дипольной антенне, за исключением того, что у нее только один провод), установленная на автомобиле для приема FM-радио, имеет всенаправленную диаграмму направленности, поскольку ожидается, что радиоволны приходят со всех направлений.

Всенаправленная проволочная несимметричная антенна на автомобиле для приема FM-радио

С другой стороны, параболическая антенна, т.е.грамм. спутниковая антенна, используемая в спутниковой связи, имеет направленную диаграмму направленности. Это означает, что антенна излучает только в одном направлении, и для приема сигналов ее необходимо направить в заданном направлении.

Диаграмма направленности параболического спутника

Коэффициент усиления антенны

Другой важной характеристикой антенны является усиление антенны .
Он описывает, какая мощность излучается в заданном направлении, и связан с диаграммой направленности антенны.

Поскольку антенна излучает фиксированную мощность, коэффициент усиления дипольной антенны меньше, чем у параболической антенны.
Дипольная антенна равномерно распределяет излучение во всех направлениях, в то время как спутниковая параболическая антенна концентрирует мощность антенны в одном направлении, что приводит к более высокой мощности (усилению) в этом направлении.

Заключение

Антенны постоянно совершенствуются. Поскольку электронные устройства становятся меньше и умнее, растет потребность в небольших, но эффективных и недорогих антеннах.Эта статья лишь поверхностно затрагивает важную тему антенн. Это обзор антенн с некоторыми из наиболее распространенных и наиболее часто встречающихся антенн, выбранных в качестве примеров.


Дэвид де Брауэр

Основатель / управляющий директор Engibex

Руководство по выбору антенн

: типы, характеристики, области применения

Антенны представляют собой механические компоненты, которые либо передают, либо принимают радиочастотные сигналы. Для передачи колеблющийся электрический ток RF подается на клеммы антенны, где канал излучает сигнал в виде электромагнитных волн.Для приема антенна улавливает часть исходного сигнала, чтобы создать напряжение на своих клеммах, которое затем усиливается. Антенны используются в каждом случае радиосвязи, включая радио- и телепередачи, портативные приемопередатчики, сотовые телефоны, радарные системы, спутниковую связь, сети Wi-Fi и пульты дистанционного управления.

Радиочастоты передают аудио, видео или данные с помощью электромагнитных волн, создаваемых переменным напряжением или переменным током, подаваемым на антенну. Атомы, возбужденные этим зарядом, имеют один или несколько слабо удерживаемых электронов на своих внешних оболочках, и они могут переходить от атома к атому.Небольшого движения электронов вдоль антенны достаточно, чтобы заставить электромагнитные волны пульсировать с той же частотой, что и заряд, приложенный к антенне. Скорость колебаний известна как частота и измеряется в герцах, а радиочастота передается в диапазоне от 3 Гц до 300 ТГц.

Чтобы закодировать информацию в волне, оператор должен модулировать волну соответствующим образом.

  • Импульсная модуляция достигается путем включения и выключения РЧ. Он устарел и подходит только для азбуки Морзе.
  • Амплитудная модуляция изменяет амплитуду РЧ-волны (это размах напряжения) для кодирования сигнала с аудио- или визуальной информацией.
  • Частотная модуляция является наиболее распространенным типом радиочастотного кодирования и изменяет частоту синусоидальной волны для передачи информации в сигнале.
  • Фазовая модуляция — это метод, использующий изменения фазы несущей для кодирования информации.
  • Модуляция боковой полосы — это разновидность амплитудной модуляции, которая требует меньшей полосы пропускания и мощности и не использует несущую волну.Он часто используется для дальней связи.

Существуют и другие методы модуляции, особенно в приложениях цифровой связи, но они основаны на вышеупомянутых методах.

Антенна также используется для приема электромагнитных волн, но в данном случае для определения сигнала из окружающей среды. Металлическая конструкция антенны проводит достаточно РЧ-волн, поэтому тюнер должен быть в состоянии изолировать сигнал, указанный оператором.Подобно тому, как возбужденные электроны передают колеблющиеся электромагнитные волны, электроны в приемной антенне их принимают. Обозначения чисел, предоставляемые тюнером, представляют герц радиочастотного сигнала. Тюнеры демодулируют сигнал, интерпретируя амплитуду, частоту или фазу волны. Транзистор усиливает сигнал для слухового, визуального или вывода данных.

В основном существует два типа конструкций антенн: всенаправленные и направленные. Всенаправленные антенны излучают радиочастоты равномерно во всех направлениях, при этом мощность уменьшается на высоте выше или ниже плоскости, чтобы уменьшить потери мощности и увеличить дальность передачи.Направленные антенны предназначены для распространения радиоволн в определенном направлении с высокой концентрацией фокуса. Они отлично подходят для прямой связи между двумя точками. На самом деле ни одна антенна не является полностью направленной или всенаправленной, но такая терминология различает, как подается сигнал.

Всенаправленные и направленные антенны, представленные в WiFi

 

Типы

Конфигурации антенны для увеличения направленности включают:

Антенны Яги-Уда , имеющие активный элемент с сопутствующими паразитными и отражающими элементами для создания высоконаправленной передачи.

 

Логопериодические антенны , которые представляют собой многоэлементные, однонаправленные узконаправленные антенны, характеристики импеданса и излучения которых регулярно повторяются как логарифмическая функция частоты возбуждения. Длина и расстояние между элементами логопериодических антенн увеличиваются логарифмически от одного конца к другому. Логопериодические антенны часто используются в широкополосных приложениях.

 

Параболические отражатели или параболические антенны состоят из решеток с отражателями. Активный элемент в фокусе массива излучает или принимает сигналы, которые отражаются от отражателя. Рефлектор может состоять из сплошной тарелки, открытой сетки или плоскости. Существует несколько вариантов, таких как угловые, параболические, тарельчатые, плоские или накладные, параболические с передней подачей, Кассегрена (параболические с задней подачей) и сферические отражатели.

Изображение предоставлено DirecTV

Рупорные антенны оснащены сужающимися волноводами для направления РЧ-излучения по лучу. Они наиболее распространены для направления частот выше 300 МГц.

 

Панельные антенны (и секторные антенны) обычно имеют форму плоской панели и заключены в пластиковый кожух для защиты элементов и электроники.В них используется микрополосковая патч-антенна, плоская антенная решетка или несколько диполей. Сотовый узел может использовать несколько панельных антенн или отсеков панелей по мере необходимости, а адаптивные антенны могут выбирать оптимальную антенну для приложения. Они чаще всего используются в радиовещании.

 

Другие типы антенн можно настроить для направленной передачи:

Спиральные антенны имеют проводник, намотанный в форме спирали.При изменении режима работы (от бортового до торцевого) антенна может быть всенаправленной или направленной. Спиральные антенны распространяют сигналы с круговой поляризацией, которые лучше объясняются в разделе «Поляризация» ниже.

 

Биконические антенны представляют собой специализированный тип антенн, состоящих из двух конических проводников, имеющих общую ось и вершину и отходящих в противоположных направлениях с питанием или возбуждением через вершину.Когда один из конусов сведен к плоскости, антенна называется дискоконусом. Биконические антенны также известны как биконические антенны или антенны-бабочки.

 

Микрополосковые антенны имеют низкую эффективность, легко изготавливаются с использованием технологии печатных плат и могут быть приспособлены к большинству профилей поверхности. Они могут иметь неограниченное количество форм и размеров, но могут передавать/принимать практически в любой поляризации.Эти антенны имеют умеренную внутреннюю направленность, но решетки могут быть лучше настроены для определенных направлений.

 

Рамочные антенны имеют всенаправленные диаграммы направленности, а небольшие антенны с окружностью, составляющей 1/10 длины волны передачи или меньше, в основном подходят только в качестве приемных антенн. Однако для достижения некоторого усиления можно использовать рамочные антенны большего размера (окружность, по крайней мере, равная длине волны или нечетному кратному ей), поскольку сигнал излучается поперек плоскости петли.Включение рамочных антенн в массив или как часть конфигурации Yagi еще больше повысит направленность.

 

Всенаправленные антенны не имеют конструктивных изменений, влияющих на направление сигнала.

Несимметричные антенны (также известные как штыревые или вертикальные антенны), которые состоят из проводника в форме стержня, один конец которого прикреплен к земле, часто к земле. Сигнал подается нижним концом антенны.

 

Дипольные антенны , состоящие из двух симметричных клемм с одинаковым, но противоположным напряжением, и сигнал подается на половинки антенны.

 

 

Направленность массива

Кроме того, становится возможным регулировать возможности направления массива, делая массив боковым или торцевым.В широкоугольных решетках все антенные элементы расположены параллельно друг другу вдоль оси, и излучение максимально вдоль направления, в котором указывают элементы. Массивы торцевого огня требуют, чтобы элементы также имели общую ось, но вместо этого РЧ-излучение максимизируется вдоль направления оси.

 

Параметры антенны

В соответствии с теоремой взаимности характеристики, определяющие радиочастотные передачи (см. ниже), должны взаимно поддерживаться передающей и приемной антеннами.По этой причине часто нет необходимости различать передающую и приемную антенны.

Усиление

Термин «усиление» может ввести в заблуждение, поскольку антенна является пассивным компонентом и ничего не усиливает. Усиление — это отношение максимальной плотности мощности направленной антенны на определенном расстоянии в отличие от плотности мощности всенаправленной антенны (предполагается, что она работает со 100% эффективностью, хотя это невозможно), когда на обе антенны подается одинаковый заряд.Всенаправленная антенна с одинаковым излучением во всех направлениях имеет 0 децибел (дБ). Децибел — это единица измерения, которая количественно определяет мощность или интенсивность по отношению к известному эталону. В данном случае это количество РЧ, производимого антенной.

Поля

Юваль Цур из Explore Gate объясняет различия между дальними полями, ближними полями и зонами Френеля, а также то, как ведут себя электромагнитные волны в каждой классификации.

Видео предоставлено: ExploreGate через YouTube

Эффективность

Эффективность — это мера того, насколько хорошо антенна преобразует подведенный заряд в излучаемую мощность.Из-за физических ограничений антенн практически невозможно достичь 100% эффективности. Коэффициент стоячей волны по напряжению (КСВН), количество мощности, которая передается, но затем отражается обратно к источнику, возникает из-за несоответствия импедансов между кабелепроводами. Есть и другие источники неэффективности:

  • Диэлектрические потери – это тепло, выделяемое дефектами изоляционных материалов.
  • Омические потери учитывают сопротивление материала антенны.
  • Потери в апертуре объясняют плохое распределение поля по антенне.
  • Потеря поляризации происходит, когда антенна передает РЧ-сигнал с нежелательной поляризацией, что более подробно рассматривается ниже.
  • Происходит потеря пространства, так как электромагнитные волны имеют большую площадь покрытия, поскольку они излучаются дальше от антенны.

Эффективность антенны часто указывается в процентах или в децибелах. Путем согласования импеданса материалов, которые передают заряд, и возникающей электромагнитной волны (радио, фидер, антенна) минимальное количество энергии отражается обратно к источнику, что приводит к оптимальной эффективности передачи заряда.Количество энергии, которое использует приемная антенна, после учета всех потерь и источников импеданса, известно как апертура антенны.

Полоса пропускания

Полоса пропускания — это диапазон, в котором антенна может передавать/принимать радиосигналы. Вещания имеют право на диапазон определенных частот, и разница между высокими и низкими частотами и есть пропускная способность. Антенна, передающая в диапазоне от 20 МГц до 40 МГц, будет иметь полосу пропускания 20 МГц. Производители также предоставляют КСВ антенны, чтобы пользователи могли определить любые эксплуатационные потери.

Поляризация

Направление электрической части электромагнитной волны определяет ориентацию волны. Когда антенны не согласованы, по крайней мере часть сигнала теряется из-за того, что называется потерями поляризации. Следовательно, передача лучше всего обслуживается передающей и приемной антеннами с одинаковой поляризацией. Поляризации включают:

Круговые поляризации имеют плоскость поляризации, которая вращается по окружности, совершая один полный оборот за один период волны.Волна с круговой поляризацией излучает энергию как в горизонтальной, так и в вертикальной плоскостях, а также во всех плоскостях между ними. Круговая поляризация возникает, когда горизонтальная и вертикальная составляющие равны, но отличаются по фазе на 90 градусов. Круговая поляризация чаще всего используется в спутниковой связи.

Эллиптическая поляризация представляет собой тип круговой поляризации, но разница, если таковая имеется, между максимальным и минимальным пиками при повороте антенны на все углы называется осевым отношением или эллиптичностью и обычно указывается в децибелах (дБ). ).Если осевое отношение близко к 0 дБ, говорят, что антенна имеет круговую поляризацию. Если осевое отношение больше 1-2 дБ, поляризацию часто называют эллиптической.

Правосторонняя круговая поляризация имеет вращение по часовой стрелке, если смотреть в направлении передачи.

Левая круговая поляризация имеет вращение против часовой стрелки, если смотреть в направлении передачи.

 

 

 

Антенна с линейной поляризацией полностью излучает в одной плоскости, содержащей направление распространения.Линейно поляризованная радиоволна состоит из одной компоненты электрического поля, и график картины поляризации, прослеживаемый волной, был бы прямой линией. Его можно дополнительно охарактеризовать как горизонтально-линейный или вертикально-линейный. Двойная поляризация возникает, когда компоненты горизонтальной и вертикальной поляризации равны и находятся в фазе.

Наклонная поляризация — это еще одна форма линейной поляризации, при которой электрическое поле лежит в плоскости под углом 45 градусов к горизонтали.

Разнесенная поляризация — две антенны обеспечивают две отдельные ортогональные поляризации. Улучшение приема достигается за счет объединения сигналов от двух элементов. Этот тип поляризации удобен для приема с портативных или мобильных устройств, когда ориентация или поляризация радиосигналов от мобильной передающей антенны меняется.

Видео предоставлено: ElectroScience Lab через YouTube

Диаграмма направленности

Производители обычно предоставляют эту информацию в виде трехмерного или двумерного графика.Мощность, излучаемая всенаправленной антенной со 100-процентной эффективностью, будет представлена ​​в виде тора на трехмерном графике и круга на двумерном графике. Однако радиоволны от одной и той же антенны могут мешать друг другу и создавать смешанные волны, которые не совпадают по фазе, эффективно исключая прием под некоторыми углами по отношению к антенне. Направленные антенны спроектированы так, чтобы иметь исключительную дальность действия в одном направлении, и при представлении в графическом формате «лепестки» (т.е. покрытие) области становится ясной.

Направленная антенна на 2D-графике (слева) и 3D-графике (справа)

Шум

Explore Gate предлагает видеообъяснение шумовой температуры антенны.

Видео предоставлено: ExploreGate через YouTube

Размещение антенны

В прилагаемой таблице указаны общие форм-факторы антенн.

..
Внешний Антенны, прикрепленные или расположенные снаружи радиопередатчика, приемника, приемопередатчика или волновода.Устройство может быть отдельно стоящим на земле или закрепленным на мачте, башне, переносной ручной радиостанции, здании, транспортном средстве или самолете.

 

Внутренний (чип) Внутренние антенны помещаются в корпус или корпус радиопередатчика, приемника, приемопередатчика или волновода. Например, микрополосковая антенна может быть сформирована на поверхности пластикового корпуса или на печатной плате. Устройство для поверхностного монтажа (SMD) или «чиповые» антенны монтируются внутри на печатной плате радиопередатчика, приемника или приемопередатчика.Микросхемные антенны также известны как встроенные антенны, интегральные антенны, чиповые диэлектрические антенны или многослойные чиповые антенны.

 

Мобильный Антенны, которые не являются стационарными или фиксированными. Примерами портативных или мобильных антенн являются антенны для ручных устройств, антенны, устанавливаемые на транспортных средствах, кораблях или самолетах, и параболические антенны, устанавливаемые на прицепах  
Стационарный

Антенны, предназначенные для стационарного или стационарного применения, такие как антенна базовой станции или антенна земной станции спутника.

 

Складной Антенны, которые выдвигаются или складываются в корпус радиоблока. Кроме того, антенны, которые выдвигаются или складываются в более компактную форму для транспортировки или хранения, например антенны на борту транспортного средства, корабля или космического корабля

 

 

Характеристики

Эти характеристики могут оказаться важными при выборе антенн.

Молниезащита обеспечивает антенну системой защиты от ударов молнии. Индуктивность между передатчиком и антенной ограничивает всплеск напряжения. Устройство на передатчике контролирует напряжение антенны и отключает передатчик, пока антенна остается опасно заряженной.

Обтекатель или диэлектрическое покрытие обеспечивает защиту цепи чувствительных компонентов антенны. Хотя сигнал сталкивается с дополнительным импедансом, его обычно можно преодолеть путем изменения конструкции.Такие меры обеспечивают работоспособность антенны в плохих погодных условиях и суровых условиях. В панельных и чип-антеннах часто используется защитный кожух того или иного типа.

приложений

Антенны, используемые для распространения радиоволн, исключительно распространены и почти бесчисленны. Каждое современное транспортное средство — автомобили, поезда, лодки и корабли, самолеты, космические корабли — используют антенну либо для связи, либо для развлечения. Военным требуются более надежные конструкции антенн, которые работают в определенном диапазоне спектра электромагнитных волн.Сотовые телефоны и сети, в которых они работают, требуют для работы ряд антенн, а компании сотовой связи платят правительствам лицензионные сборы за передачу данных в формате RF. GPS передает RF между внеземными спутниками и портативными устройствами GPS. Wi-Fi, радар, Bluetooth и RFID-метки используют антенны. Одним из наиболее радикальных достижений в области применения антенн является беспроводное электричество, когда антенны передают РЧ-сигналы с достаточно высокой эффективностью, чтобы обеспечивать рабочий заряд устройства. Хотя эта технология существует с 1891 года, она еще не прижилась.

Стандарты

В зависимости от конечного применения антенны следующие стандарты могут быть полезны при рассмотрении конструкций антенн.

BS EN 60244 — Измерение всех радиопередатчиков

ЕСДУ 82031 — Ветроустойчивость параболических антенн

BS 6160 — Радиооборудование, используемое в мобильных службах

CEA 2032 — Характеристики внутренней телевизионной антенны

ITU-R F.1336 — Диаграммы направленности различных антенн с частотами от 1 ГГц до 70 ГГц

МСЭ-Р БТ.419 — Направленность и поляризация телевизионных антенн

TIA TSB-171 — История и анализ систем наземной подвижной радиосвязи 

Ресурсы

Бакши, К.А.; Годзе А.П.; Бакши У.А.; Антенна и распространение волн. Получено в июне 2013 г. через Google Книги

.

Википедия — Антенна (радио); Антенные измерения; помехи; коэффициент стоячей волны;

Intuitor — Физика резонанса: как работают антенны

Кредиты изображений:

Викисклад | Самые крутые гаджеты | ПТуб | Викисклад | ДирекТВ | Радиоэлектроника | Университет Монаша| Викисклад | АХ Системы | Инжиниринг360 | Кр1ст | Баззл | АХ Системы | Викимедиа | Электронаучная лаборатория через YouTube | Нова Стэнфорд | Техасские инструменты | N7QVC | СВК онлайн


Чтение информации пользователя об антеннах .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.