АКАДЕМІЯ РОСІЙСЬКОЇ ФЕДЕРАЦІЇ
2008
Зміст
Введення ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... 3
Класифікація радіохвиль по діапазонах і способів розповсюдження ... ... .4
Параметри антен ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 9
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... 14
Список літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
Введення
В даний час широкого поширення набула техніка зв'язку, в якій використовується приймально-передавач, що працює в діапазоні радіохвиль. Але мало кому відомо, що це за хвилі, які принципи передачі інформації з їх допомогою. У даній роботі ми постараємося на доступному рівні розповісти про класифікацію радіохвиль, про способи їх поширення, а також проаналізуємо основні параметри радіопередавальних антенних пристроїв. Адже в сучасному світі радіозв'язок, радіомовлення мають величезне значення.
Класифікація радіохвиль по діапазонах і способів розповсюдження.
Однією з найважливіших характеристик будь-якої реальної радіолінії, є переважаючий спосіб розповсюдження електромагнітної хвилі. Він обмежує максимальну дальність зв'язку і швидкість передачі інформації, визначає медіанний множник ослаблення, період і глибину завмирань сигналу, умови ЕМС різних радіоелектронних засобів і т. д. У свою чергу переважання того або іншого способу розповсюдження на даній трасі визначається робочою частотою. Тому, велику практичну значимість має розподіл радіохвиль по діапазонах частот (хвиль) і за способами їх розповсюдження.
Розподіл радіочастот та радіохвиль на діапазони, встановлено міжнародним регламентом радіозв'язку. Відповідно до цього регламенту весь спектр електромагнітних хвиль і частот поділяють на ряд діапазонів, номери яких «n» визначають їх нижні (виключно) 0,3 × 10 n Гц і верхні (включно) 3 × 10 n Гц частоти. При цьому частина вільно поширюються в природних умовах ЕМВ, що використовуються в радіотехніці для передачі сигналів, називають радіохвилями. До радіохвилях відносяться діапазони з n = 4 ¸ 12, найменування яких наведено в таблиці 1.
Таблиця 1
Спираючись на прийняту десяткову класифікацію, ширину спектра відповідного діапазону визначають за формулою:
Еволюцію практичного використання діапазонів радіохвиль можна позначити кількома етапами.
На першому етапі розвитку радіотехніки (приблизно до 1918 року), потреби радіозв'язку задовольнялися в основному за рахунок використання діапазонів СДВ і ДВ. Електромагнітні хвилі зазначених діапазонів володіють хорошим цілодобовим поширенням навколо Землі і тому найбільш придатні для систем глобальної радіозв'язку, радіонавігації та морської рухомої радіозв'язку.
У той же час, до недоліків практичного використання зазначених діапазонів слід віднести: громіздкістю антенних пристроїв, наявність високого рівня атмосферних і промислових перешкод, низьку пропускну здатність радіотракту.
На другому етапі (приблизно до 1940года), з появою і розвитком таких галузей прикладної радіотехніки як: радіозв'язок і радіомовлення, радіонавігація і радіолокація, виникла необхідність у використанні більш високого діапазону радіочастот. Зокрема, стали освоюватися СВ, мають ті ж переваги і недоліки (але менш виражені), що і ДВ, а також KB, які на великі відстані поширюються шляхом багаторазового відбиття від земної поверхні та іоносфери. Радіохвилі КВ діапазону виявилися придатними не тільки для глобальної радіозв'язку та радіомовлення, але і для різних систем рухомого і радіоаматорського зв'язку. Однак у точку прийому радіохвилі КВ діапазону як правило приходять різними шляхами, що призводить до явища інтерференції ЕМХ і, як наслідок, до швидких і глибоких змін рівня прийнятого сигналу.
Нарешті на третьому, сучасному етапі, коли швидкими темпами продовжують розвиватися колишні служби радіозв'язку і з'явилися нові (рухлива і космічна радіослужби, телеметрія, телеуправління і ін), радіоспеціалісти були змушені звернутися і до решти діапазонів радіоспектра.
Саме широке застосування в різних галузях практичної діяльності людини знайшли MB. Електромагнітні хвилі цього діапазону слабо схильні до таких явищ як дифракція і рефракція, але, в той же час, відчувають сильне ослаблення при поширенні уздовж поверхні Землі. У діапазоні МВ рівень атмосферних та індустріальних радіоперешкод значно менше, ніж у вище розглянутих діапазонах і тому домінуючими стають перешкоди космічного походження.
Поширення ДМВ і СМВ, так само як і МВ обмежується, як правило, областю прямої видимості. Проте за рахунок механізму розсіювання і відображення електромагнітних хвиль слабкими неоднорідностями тропосфери, експериментально виявленого на початку 50-х років, радіозв'язок в цих діапазонах може здійснюватися й на значно більші відстані, ніж відстань прямої видимості.
ДМВ і СМВ використовуються, як правило, у радіолокації, радіонавігації, телебаченні, у системах радіорелейного, тропосферного та космічного зв'язку, тому що в цих діапазонах гостру спрямованість антен можна отримати в сукупності з відносно невеликими їх габаритами. Крім цього, практична відсутність в діапазонах ДМХ і СМВ індустріальних радіоперешкод, а також слабкої залежності умов розповсюдження ЕМХ від метеорологічних умов, часу доби і року, збільшує привабливість їх подальшого використання.
Незважаючи на багаторічні дослідження, ММВ і ДММВ використовуються поки що недостатньо широко. Основною причиною відсутності значного прогрес в області їх практичного застосування є сильна залежність умов розповсюдження ЕМХ зазначених діапазонів від дощу, снігу, туману, хмар, пилових утворень та інших природних явищ.
Слід підкреслити, що нарізування однакових по перекриттю ділянок (10:1) надає сучасній системі класифікації кілька формальний, штучний характер.
Різкі розмежування у властивостях хвиль різних діапазонів при такому підході відсутні, і самі діапазони плавно переходять один в іншій. Тим не менш, завдяки чіткості і простоті, такий розподіл повністю виправдало себе.
Набагато складнішим і суворим є розподіл радіохвиль за механізмами і способів розповсюдження. У принципі, в природі існує єдиний процес збудження електромагнітного поля в усьому навколишньому просторі. Проте в загальному випадку строгий метод розрахунку такого поля в даний час недоступний. У той же час, на реальних радіотрассах велика частина енергії поля сигналу переноситься в пункт прийому за рахунок одного, переважаючого механізму поширення. Тому класифікацію ЕМХ за способом їх розповсюдження доцільно пов'язувати з такими притаманними їм явищами як рефракція, дифракція, розсіювання, відбиття й заломлення показаними на малюнках (7 ¸ 10).
Радіохвилі, що випромінюються передавальною антеною можуть поширюватися в атмосфері Землі, уздовж її поверхні, в товщі
Землі і в космосі досягаючи точки прийому по траєкторіях, показаним на малюнку 11.
Залежно від виду траєкторії ЕМХ розрізняють:
1) прямі РВ - малюнок 11г;
2) поверхневі РВ - малюнок 11а;
3) тропосферні РВ - малюнок 11в;
4) іоносферні РВ - малюнок 11б.
Прямі хвилі - це радіохвилі, що розповсюджуються в однорідною або слабонеоднородной середовищі, зокрема, в космічному просторі, за прямолінійним (або близьким до них) траєкторіями.
Поверхневі хвилі - радіохвилі, що розповсюджуються в безпосередній близькості від поверхні Землі і частково огинають опуклість земної кулі внаслідок явища дифракції.
Тропосферні хвилі - радіохвилі, що розповсюджуються на значні (приблизно до 1000 км) відстані за рахунок розсіювання на неоднорідностях тропосфери.
Іоносферні хвилі - радіохвилі, що розповсюджуються на великі відстані в результаті одноразового або багаторазового відбиття від іоносфери й поверхні Землі.
Параметри антен.
Будь-яка радіолінія включає в себе передавальне і приймальне пристрої, невід'ємним елементом яких є антени, що забезпечують випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Ці антени називаються відповідно передавальними і прийомними. Передавальна антена перетворює енергію високочастотних коливань струмів або полів, які надходять від передавача, в енергію випромінюваних в простір електромагнітних хвиль. Приймальна антена перетворює енергію електромагнітних хвиль, прийнятих з навколишнього її простору, в енергію високочастотних коливань струмів або полів, що надходять від антени у вхідні ланцюга приймача. Антени (крім активних) мають властивість оборотності, тобто будь-яка з них, в принципі, може працювати як в режимі прийому, так і в режимі передачі.
Параметри і характеристики передавальних антен
Принциповою відмінністю передавальної антени від інших, що застосовуються в радіотехнічної апаратури пристроїв, є створення з її допомогою електромагнітного хвильового поля випромінювання.
Антена по відношенню до передавача з одного боку виконує функцію навантаження, що поглинає вироблювану їм енергію. При цьому, в загальному випадку, вхідний опір антени є комплексним.
де
З іншого боку частина споживаної енергії випромінюється антеною у вигляді вільно розповсюджуються електромагнітних хвиль. Беручи до уваги ці дві обставини, антену слід вважати перетворювачем енергії найважливішою характеристикою якого є коефіцієнт корисної дії (ККД).
ККД антени називають відношення випромінюваної потужності до загальної потужності, що підводиться до антени:
Здатність антени випромінювати електромагнітні хвилі з різною інтенсивністю в різних напрямках характеризується її спрямованими властивостями.
Створюване антеною в далекій зоні електромагнітне поле характеризується амплітудою, поляризацією й фазою вектора електричної напруженості
Зазвичай характеристику спрямованості нормують до одиниці шляхом поділу її на величину максимальної напруженості поля, що створюється в напрямку максимуму випромінювання:
Іноді користуються поняттям характеристики спрямованості за потужністю, яка дорівнює квадрату характеристики спрямованості по полю. Графічне зображення характеристики спрямованості називають діаграмою спрямованості.
Побудова діаграми спрямованості можливо в полярній або прямокутної системах координат. У загальному випадку може бути побудована просторова діаграма спрямованості, але так як дана процедура досить скрутна, то на практиці обмежуються зображенням її найбільш характерних перерізів, наприклад перерізів двома ортогональними площинами, що проходять через максимум випромінювання. На малюнку 12.а показана просторова діаграма спрямованості антени, що володіє остронаправленним випромінюванням, а також зображення цієї діаграми для однієї площини в полярній (малюнок 12б) і прямокутної (малюнок 12в) системах координат.
Ступінь концентрації електромагнітної енергії в головному напрямі характеризується шириною головного пелюстка (шириною діаграми спрямованості). Шириною діаграми спрямованості називають кут між двома напрямками, в межах якого напруженість поля зменшується в
Для кількісної оцінки властивості антени концентрувати випромінювання енергії ЕМВ в певному напрямі вводять поняття коефіцієнт спрямованої дії (КНД), який визначається відношенням потужності випромінювання певної уявної ненаправленной антени
Ріс12.
Рис.13
Для довільного напрямку КНД визначається співвідношенням:
КНД показує виграш по потужності, який виходить в напрямку головного максимуму випромінювання за рахунок концентрації випромінювання в цьому напрямку і ослаблення в інших, але при цьому не враховує можливих втрат у спрямованої антени.
Для судження про виграш, даваемом антеною, при обліку як її спрямованої дії, так і втрат в ній, служить параметр, званий коефіцієнтом підсилення антени (КУ).
КУ прийнято позначати через
Таким чином, коефіцієнт посилення показує, у скільки разів потрібно зменшити (або збільшити) потужність, що підводиться до спрямованої антени, в порівнянні з потужністю, що підводиться до ідеальної ненаправленной антени без втрат, для того щоб отримати однакову напруженість поля у цьому напрямку.
Коефіцієнт, що зв'язує напруженість електричного поля, створюваного антеною в напрямі головного випромінювання, зі струмом у передавальної антени, має розмірність довжини і називається діючої довжиною антени. З фізичної точки зору діючу довжину антени можна представити як довжину деякої уявної антени з рівномірним розподілом струму, рівним току на її затискачах, що створює в напрямку максимуму випромінювання ту ж напруженість поля, що і розглянута антена. Геометрична інтерпретація даного визначення показана на малюнку 14.
Більшість розглянутих вище параметрів передавальних антен можна використовувати і для характеристики антен, використовуваних як приймалень, але при цьому деякі параметри дещо змінять свій фізичний зміст.
Серед параметрів, що характеризують приймальні антени, найважливішим є ефективна площа антени "А", що дозволяє оцінювати здатність прийомної антени витягувати енергію з поля електромагнітної хвилі.
Ефективною площею антени "А" називають відношення максимальної потужності, що віддається приймальні антеною (без втрат) у погоджене навантаження до величини вектора Пойнтінга "П" приходить плоскої хвилі:
З фізичної точки зору ефективна площа антени представляє собою деяку, відповідну даній антені, майданчик (перпендикулярну напряму приходу ЕМХ) поглинає всю енергію падаючої на неї хвилі.
Між ефективної площею "А" і коефіцієнтом підсилення антени
Висновок.
Отже, в цій роботі ми постаралися розглянути найбільш широко поширену класифікацію радіохвиль. І бачимо, що вона досить широка, а сучасна наука і техніка не стоїть на місці, а стрімко рухається вперед. Можливості радіодіапазону далеко не вичерпані і таять в собі величезний потенціал для подальших досліджень, подальшого розширення діапазону. Для цього необхідні нові конструкторські рішення, які зокрема стосуються і антенно-фідерних пристроїв, складову частину яких, а саме антенний пристрій, ми розглянули в даному рефераті; ознайомилися з його основними параметрами. Тому вважаю, що радіоелектроніку чекає велике майбутнє, і вона зіграє значиму роль у розвитку цивілізації.
Список літератури.
· "Електродинаміка та поширення радіохвиль" С. Сергєєв, Орел, ВІПС
· «Основні закономірності поширення прямих радіохвиль і роботи радіоліній». Лазоренко, Орел, ВІПС
РЕФЕРАТ
З дисципліни: Фізика
Тема: «Класифікація радіохвиль і параметри антенних пристроїв».2008
Зміст
Введення ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... 3
Класифікація радіохвиль по діапазонах і способів розповсюдження ... ... .4
Параметри антен ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .. 9
Висновок ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .... ... 14
Список літератури ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... ... .15
Введення
В даний час широкого поширення набула техніка зв'язку, в якій використовується приймально-передавач, що працює в діапазоні радіохвиль. Але мало кому відомо, що це за хвилі, які принципи передачі інформації з їх допомогою. У даній роботі ми постараємося на доступному рівні розповісти про класифікацію радіохвиль, про способи їх поширення, а також проаналізуємо основні параметри радіопередавальних антенних пристроїв. Адже в сучасному світі радіозв'язок, радіомовлення мають величезне значення.
Класифікація радіохвиль по діапазонах і способів розповсюдження.
Однією з найважливіших характеристик будь-якої реальної радіолінії, є переважаючий спосіб розповсюдження електромагнітної хвилі. Він обмежує максимальну дальність зв'язку і швидкість передачі інформації, визначає медіанний множник ослаблення, період і глибину завмирань сигналу, умови ЕМС різних радіоелектронних засобів і т. д. У свою чергу переважання того або іншого способу розповсюдження на даній трасі визначається робочою частотою. Тому, велику практичну значимість має розподіл радіохвиль по діапазонах частот (хвиль) і за способами їх розповсюдження.
Розподіл радіочастот та радіохвиль на діапазони, встановлено міжнародним регламентом радіозв'язку. Відповідно до цього регламенту весь спектр електромагнітних хвиль і частот поділяють на ряд діапазонів, номери яких «n» визначають їх нижні (виключно) 0,3 × 10 n Гц і верхні (включно) 3 × 10 n Гц частоти. При цьому частина вільно поширюються в природних умовах ЕМВ, що використовуються в радіотехніці для передачі сигналів, називають радіохвилями. До радіохвилях відносяться діапазони з n = 4 ¸ 12, найменування яких наведено в таблиці 1.
Таблиця 1
| n | Граничні частоти | Найменування діапазону частот | Граничні довжини хвиль | Найменування діапазону хвиль |
| 4 | 3-30 кГц | Дуже низькі (ОНЧ) | 100-10 км | Міріаметровиє або наддовгі (СДВ) |
| 5 | 30-300 кГц | Низькі (НЧ) | 10-1 км | Кілометрові чи довгі (ДВ) |
| 6 | 0,3-3 МГц | Середні (СЧ) | 1000-100 м | Гектометровиє або середні (СВ) |
| 7 | 3-30 МГц | Високі (ВЧ) | 100-10 м | Декаметрових або короткі (КВ) |
| 8 | 30-300 МГц | Дуже високі (ДВЧ) | 10-1 м | Метрові (МВ) |
| 9 | 0,3-3 ГГц | Ультрависокі (УВЧ) | 100-10 см | Дециметрові (ДМВ) |
| 10 | 3-30 ГГц | Наддовгі (НВЧ) | 10-1 см | Сантиметрові (СМВ) |
| 11 | 30-300 ГГц | Крайневисокіе (КВЧ) | 10-1 мм | Міліметрові (ММВ) |
| 12 | 0,3-3 ТГц | Гіпервисокіе (ГВЧ) | 1-0,1 мм | Дециміліметрові (ДММВ) |
Еволюцію практичного використання діапазонів радіохвиль можна позначити кількома етапами.
На першому етапі розвитку радіотехніки (приблизно до 1918 року), потреби радіозв'язку задовольнялися в основному за рахунок використання діапазонів СДВ і ДВ. Електромагнітні хвилі зазначених діапазонів володіють хорошим цілодобовим поширенням навколо Землі і тому найбільш придатні для систем глобальної радіозв'язку, радіонавігації та морської рухомої радіозв'язку.
У той же час, до недоліків практичного використання зазначених діапазонів слід віднести: громіздкістю антенних пристроїв, наявність високого рівня атмосферних і промислових перешкод, низьку пропускну здатність радіотракту.
На другому етапі (приблизно до 1940года), з появою і розвитком таких галузей прикладної радіотехніки як: радіозв'язок і радіомовлення, радіонавігація і радіолокація, виникла необхідність у використанні більш високого діапазону радіочастот. Зокрема, стали освоюватися СВ, мають ті ж переваги і недоліки (але менш виражені), що і ДВ, а також KB, які на великі відстані поширюються шляхом багаторазового відбиття від земної поверхні та іоносфери. Радіохвилі КВ діапазону виявилися придатними не тільки для глобальної радіозв'язку та радіомовлення, але і для різних систем рухомого і радіоаматорського зв'язку. Однак у точку прийому радіохвилі КВ діапазону як правило приходять різними шляхами, що призводить до явища інтерференції ЕМХ і, як наслідок, до швидких і глибоких змін рівня прийнятого сигналу.
Нарешті на третьому, сучасному етапі, коли швидкими темпами продовжують розвиватися колишні служби радіозв'язку і з'явилися нові (рухлива і космічна радіослужби, телеметрія, телеуправління і ін), радіоспеціалісти були змушені звернутися і до решти діапазонів радіоспектра.
Саме широке застосування в різних галузях практичної діяльності людини знайшли MB. Електромагнітні хвилі цього діапазону слабо схильні до таких явищ як дифракція і рефракція, але, в той же час, відчувають сильне ослаблення при поширенні уздовж поверхні Землі. У діапазоні МВ рівень атмосферних та індустріальних радіоперешкод значно менше, ніж у вище розглянутих діапазонах і тому домінуючими стають перешкоди космічного походження.
Поширення ДМВ і СМВ, так само як і МВ обмежується, як правило, областю прямої видимості. Проте за рахунок механізму розсіювання і відображення електромагнітних хвиль слабкими неоднорідностями тропосфери, експериментально виявленого на початку 50-х років, радіозв'язок в цих діапазонах може здійснюватися й на значно більші відстані, ніж відстань прямої видимості.
ДМВ і СМВ використовуються, як правило, у радіолокації, радіонавігації, телебаченні, у системах радіорелейного, тропосферного та космічного зв'язку, тому що в цих діапазонах гостру спрямованість антен можна отримати в сукупності з відносно невеликими їх габаритами. Крім цього, практична відсутність в діапазонах ДМХ і СМВ індустріальних радіоперешкод, а також слабкої залежності умов розповсюдження ЕМХ від метеорологічних умов, часу доби і року, збільшує привабливість їх подальшого використання.
Незважаючи на багаторічні дослідження, ММВ і ДММВ використовуються поки що недостатньо широко. Основною причиною відсутності значного прогрес в області їх практичного застосування є сильна залежність умов розповсюдження ЕМХ зазначених діапазонів від дощу, снігу, туману, хмар, пилових утворень та інших природних явищ.
Слід підкреслити, що нарізування однакових по перекриттю ділянок (10:1) надає сучасній системі класифікації кілька формальний, штучний характер.
Різкі розмежування у властивостях хвиль різних діапазонів при такому підході відсутні, і самі діапазони плавно переходять один в іншій. Тим не менш, завдяки чіткості і простоті, такий розподіл повністю виправдало себе.
Набагато складнішим і суворим є розподіл радіохвиль за механізмами і способів розповсюдження. У принципі, в природі існує єдиний процес збудження електромагнітного поля в усьому навколишньому просторі. Проте в загальному випадку строгий метод розрахунку такого поля в даний час недоступний. У той же час, на реальних радіотрассах велика частина енергії поля сигналу переноситься в пункт прийому за рахунок одного, переважаючого механізму поширення. Тому класифікацію ЕМХ за способом їх розповсюдження доцільно пов'язувати з такими притаманними їм явищами як рефракція, дифракція, розсіювання, відбиття й заломлення показаними на малюнках (7 ¸ 10).
Радіохвилі, що випромінюються передавальною антеною можуть поширюватися в атмосфері Землі, уздовж її поверхні, в товщі
Землі і в космосі досягаючи точки прийому по траєкторіях, показаним на малюнку 11.
Залежно від виду траєкторії ЕМХ розрізняють:
1) прямі РВ - малюнок 11г;
2) поверхневі РВ - малюнок 11а;
3) тропосферні РВ - малюнок 11в;
4) іоносферні РВ - малюнок 11б.
Прямі хвилі - це радіохвилі, що розповсюджуються в однорідною або слабонеоднородной середовищі, зокрема, в космічному просторі, за прямолінійним (або близьким до них) траєкторіями.
Поверхневі хвилі - радіохвилі, що розповсюджуються в безпосередній близькості від поверхні Землі і частково огинають опуклість земної кулі внаслідок явища дифракції.
Тропосферні хвилі - радіохвилі, що розповсюджуються на значні (приблизно до 1000 км) відстані за рахунок розсіювання на неоднорідностях тропосфери.
Іоносферні хвилі - радіохвилі, що розповсюджуються на великі відстані в результаті одноразового або багаторазового відбиття від іоносфери й поверхні Землі.
Параметри антен.
Будь-яка радіолінія включає в себе передавальне і приймальне пристрої, невід'ємним елементом яких є антени, що забезпечують випромінювання і прийом електромагнітних хвиль. Ці антени називаються відповідно передавальними і прийомними. Передавальна антена перетворює енергію високочастотних коливань струмів або полів, які надходять від передавача, в енергію випромінюваних в простір електромагнітних хвиль. Приймальна антена перетворює енергію електромагнітних хвиль, прийнятих з навколишнього її простору, в енергію високочастотних коливань струмів або полів, що надходять від антени у вхідні ланцюга приймача. Антени (крім активних) мають властивість оборотності, тобто будь-яка з них, в принципі, може працювати як в режимі прийому, так і в режимі передачі.
Параметри і характеристики передавальних антен
Принциповою відмінністю передавальної антени від інших, що застосовуються в радіотехнічної апаратури пристроїв, є створення з її допомогою електромагнітного хвильового поля випромінювання.
Антена по відношенню до передавача з одного боку виконує функцію навантаження, що поглинає вироблювану їм енергію. При цьому, в загальному випадку, вхідний опір антени є комплексним.
де
З іншого боку частина споживаної енергії випромінюється антеною у вигляді вільно розповсюджуються електромагнітних хвиль. Беручи до уваги ці дві обставини, антену слід вважати перетворювачем енергії найважливішою характеристикою якого є коефіцієнт корисної дії (ККД).
ККД антени називають відношення випромінюваної потужності до загальної потужності, що підводиться до антени:
Здатність антени випромінювати електромагнітні хвилі з різною інтенсивністю в різних напрямках характеризується її спрямованими властивостями.
Створюване антеною в далекій зоні електромагнітне поле характеризується амплітудою, поляризацією й фазою вектора електричної напруженості
Зазвичай характеристику спрямованості нормують до одиниці шляхом поділу її на величину максимальної напруженості поля, що створюється в напрямку максимуму випромінювання:
Іноді користуються поняттям характеристики спрямованості за потужністю, яка дорівнює квадрату характеристики спрямованості по полю. Графічне зображення характеристики спрямованості називають діаграмою спрямованості.
Побудова діаграми спрямованості можливо в полярній або прямокутної системах координат. У загальному випадку може бути побудована просторова діаграма спрямованості, але так як дана процедура досить скрутна, то на практиці обмежуються зображенням її найбільш характерних перерізів, наприклад перерізів двома ортогональними площинами, що проходять через максимум випромінювання. На малюнку 12.а показана просторова діаграма спрямованості антени, що володіє остронаправленним випромінюванням, а також зображення цієї діаграми для однієї площини в полярній (малюнок 12б) і прямокутної (малюнок 12в) системах координат.
Ступінь концентрації електромагнітної енергії в головному напрямі характеризується шириною головного пелюстка (шириною діаграми спрямованості). Шириною діаграми спрямованості називають кут між двома напрямками, в межах якого напруженість поля зменшується в
Для кількісної оцінки властивості антени концентрувати випромінювання енергії ЕМВ в певному напрямі вводять поняття коефіцієнт спрямованої дії (КНД), який визначається відношенням потужності випромінювання певної уявної ненаправленной антени
Ріс12.
Рис.13
Для довільного напрямку КНД визначається співвідношенням:
КНД показує виграш по потужності, який виходить в напрямку головного максимуму випромінювання за рахунок концентрації випромінювання в цьому напрямку і ослаблення в інших, але при цьому не враховує можливих втрат у спрямованої антени.
Для судження про виграш, даваемом антеною, при обліку як її спрямованої дії, так і втрат в ній, служить параметр, званий коефіцієнтом підсилення антени (КУ).
КУ прийнято позначати через
Таким чином, коефіцієнт посилення показує, у скільки разів потрібно зменшити (або збільшити) потужність, що підводиться до спрямованої антени, в порівнянні з потужністю, що підводиться до ідеальної ненаправленной антени без втрат, для того щоб отримати однакову напруженість поля у цьому напрямку.
Коефіцієнт, що зв'язує напруженість електричного поля, створюваного антеною в напрямі головного випромінювання, зі струмом у передавальної антени, має розмірність довжини і називається діючої довжиною антени. З фізичної точки зору діючу довжину антени можна представити як довжину деякої уявної антени з рівномірним розподілом струму, рівним току на її затискачах, що створює в напрямку максимуму випромінювання ту ж напруженість поля, що і розглянута антена. Геометрична інтерпретація даного визначення показана на малюнку 14.
Рис. 14
Параметри і характеристики прийомних антен.Більшість розглянутих вище параметрів передавальних антен можна використовувати і для характеристики антен, використовуваних як приймалень, але при цьому деякі параметри дещо змінять свій фізичний зміст.
Серед параметрів, що характеризують приймальні антени, найважливішим є ефективна площа антени "А", що дозволяє оцінювати здатність прийомної антени витягувати енергію з поля електромагнітної хвилі.
Ефективною площею антени "А" називають відношення максимальної потужності, що віддається приймальні антеною (без втрат) у погоджене навантаження до величини вектора Пойнтінга "П" приходить плоскої хвилі:
З фізичної точки зору ефективна площа антени представляє собою деяку, відповідну даній антені, майданчик (перпендикулярну напряму приходу ЕМХ) поглинає всю енергію падаючої на неї хвилі.
Між ефективної площею "А" і коефіцієнтом підсилення антени
Висновок.
Отже, в цій роботі ми постаралися розглянути найбільш широко поширену класифікацію радіохвиль. І бачимо, що вона досить широка, а сучасна наука і техніка не стоїть на місці, а стрімко рухається вперед. Можливості радіодіапазону далеко не вичерпані і таять в собі величезний потенціал для подальших досліджень, подальшого розширення діапазону. Для цього необхідні нові конструкторські рішення, які зокрема стосуються і антенно-фідерних пристроїв, складову частину яких, а саме антенний пристрій, ми розглянули в даному рефераті; ознайомилися з його основними параметрами. Тому вважаю, що радіоелектроніку чекає велике майбутнє, і вона зіграє значиму роль у розвитку цивілізації.
Список літератури.
· "Електродинаміка та поширення радіохвиль" С. Сергєєв, Орел, ВІПС
· «Основні закономірності поширення прямих радіохвиль і роботи радіоліній». Лазоренко, Орел, ВІПС