Новости

Антенны УКВ

Работа добавлена:






Антенны УКВ на http://mirrorref.ru

Антенны УКВ

Общие сведения

Ультракороткие волны применяются в радиолокации, для передачи радиовещательных программ с частотной модуляцией в телевидении, для многоканальной радиосвязи и для других целей. Основанием для такого широкого применения диапазона УКВ является возможность осуществления в этом диапазоне широкополосной модуляции, остронаправленного излучения и приема.

Конструкция антенны УКВ зависит оттого, в какой части диапазона работает антенна. Конструкция зависит также, для какого вида аппаратуры антенна предназначена. Например, телевизионные передающие антенны должны обеспечивать широкую полосу пропускания порядка 6 Мги и ненаправленное излучение. Для максимальной дальности связи требуется поднять передающую телевизионную антенну на высоту до нескольких сот метров.

Радиовещательные антенны в станциях с частотной модуляцией также должны быть ненаправленными и иметь хорошую частотную характеристику, но в более узкой полосе, чем телевизионные. И телевизионные, и радиовещательные антенны УКВ работают на метровых и дециметровых волнах при горизонтальной поляризации.

Антенны УКВ делятся по расположению в них элементов излучения на линейные и поверхностные. К линейным антеннам УКВ относятся одиночные полуволновые вибраторы (простейшие, петлевые) и решетки из этих вибраторов (синфазные антенны). В поверхностных антеннах излучение и прием осуществляются большими поверхностями, по которым протекают токи СВЧ. Здесь имеются в виду рупорные, параболические, линзовые и другие антенны.

Антенна типа «волновой канал»

Эта антенна, называемая также директорной, состоитиз активного полуволнового вибратора (1), соединенного с передатчиком или приемником, и ряда пассивных вибраторов (2,3,4,5). Все они расположены в одной горизонтальной плоскости. Пассивный вибратор (2), называемый рефлектором, находится по одну сторону, а другие вибраторы (3,4,5…), называемые директорами, — по другую сторону от активного вибратора. Эта система вибраторов обеспечивает направленное излучение от рефлектора к директорам.

Пассивные вибраторы прикрепляют к стреле без изоляторов, даже если стрела металлическая, так как стрела симметрична относительно плеч вибраторов и она не влияет на процесс излучения и приема электромагнитных волн.

В месте расположения любого вибратора поле создается его собственным током и волной, идущей от рефлектора к директорам. Поэтому нужно, чтобы в каждом последующем вибраторе ток отставал по фазе на такой же угол, на какой отстает волна, распространяющаясямежду этими вибраторами в пространстве. Тогда каждый вибратор усиливает волну по мере ее движения в главном направлении,т. е. директорная антенна представляет собой решетку линейных электрических вибраторов, возбуждаемых по принципу антенн бегущих волн.

Антенны «волновой канал» широко применяются в качестве приёмных телевизионных, в качестве приёмных и передающих в системах беспроводной передачи данных, в прочих системах связи, в радиолокации. Широкому их распространению способствуют высокое усиление, хорошая направленность, компактность, простота, небольшая масса. Антенну применяют на диапазонах, начиная с коротких волн, в диапазонах метровых и дециметровых волн и на более высоких частотах, на СВЧ-диапазонах.

Диэлектрические антенны

Диэлектрические антенны представляют собой один или несколько конусообразных стержней, изготовленных из диэлектрика с малыми потерями. В качестве такого диэлектрика широко применяют полистирол, имеющий относительную диэлектрическую проницаемость ε = 2,5 и угол потерь 10-2  — 5 *10-3.

Стержень (1) возбуждается штырем (2), являющимся продолжением внутреннего провода коаксиальной линии (3), питающей антенны. Наружный провод фидера соединяется с металлическим патроном (4) , который отражает волны, возбуждаемые штырем, и этим обеспечивает их распространение только по другую сторону штыря. В некоторых конструкциях одну половину стержня срезают, а другую помещают на металлическое основание, которым по методу зеркальных изображений восполняется недостающая половина стержня.

Известно, что в диэлектрическом стержне соответствующего сечения распространяются электромагнитные волны, которые по структуре полей можно отнести к волнам типаНЕ11. Электрическое поле волныНЕ11 преимущественно поперечное. Значит во всем объеме стержня имеются поперечные токи смещения. Как и токи проводимости, они способны вызвать излучение волн. Если добиться полного излучения электромагнитной энергии с поверхности стержня (чтобы от его открытого конца энергия не отражалась), то имеющиеся в стержне поперечные токи смещения образуют антенну бегущей волны с осевым излучением.

Диэлектрические антенны применяются в сантиметровом и примыкающей к нему коротковолновой части дециметрового диапазонов длин волн и являются сравнительно широкополосными (относительная полоса 40... 50%) антеннами

Спиральные антенны

Спиральная антенна представляет собой свернутый в спираль провод (1), который питается через коаксиальный фидер (2). Внутренний провод фидера соединяется со спиралью, а внешняя оболочка фидера — с металлическим диском (3).

Свойства спиральной антенны в значительной мере определяются формой и размерами спирали. По форме спираль может быть не только цилиндрической, но и конической, плоской или иметь вид ломаной линии. Цилиндрическая спиральная антенна характеризуется следующими геометрическими размерами:

a – радиус спирали

s – шаг спирали

lA – длина спирали по ее оси

p – число витков спирали

Характерной особенностью спиральных антенн является их высокое входное сопротивление, позволяющее в ряде случаев без использования дополнительных согласующих трансформаторов привести его к 50 Ом для передачи по обычному коаксиальному кабелю. Применяется, как правило, для приёма и передачи на высоких частотах.

Плоские антенны поверхностных волн

Антеннами поверхностных волн называются такие, в которых излучение происходит с поверхности замедляющей структуры. Рупор (1) возбуждает бeгущие волны в замедляющей структуре (2), имеющей вид плоской металлической пластины с прямоугольными выступами. Фазовая скорость о волн, распространяемых вдоль ребристой поверхности, меньше скорости света с.

В большого разнообразия, антенны поверхностных волн находят широкое практическое применение в системах связи, радиолокации, телеметрии и т. д. Антенны поверхностных волн используются в дециметровом и сантиметровом диапазонах волн. Обычно они допускают работу в полосе частот, составляющей ±10-15%. В некоторых случаях с помощью специальных мер эта полоса может быть расширена.

Рефлекторные (зеркальные антенны)

Рефлекторными (зеркальными) антеннами называются устройства, в которых используется явление отражения волн от рефлектора (зеркала) для преобразования ненаправленных или слабонаправленных электромагнитных волн, создаваемых первичным излучателем (облучателем), в остронаправленные волны, излучаемые в пространство.

Обычно в качестве рефлектора (зеркала) применяется параболоид вращения или параболический цилиндр. Параболоид представляет собой поверхность, описываемую параболой при ее вращении вокруг своей оси. Параболический цилиндр описывается при перемещении параболы вдоль параллельных прямых, называемых образующими цилиндра. Встречаются и другие антенные рефлекторы, построенные на основе параболы. Перечисленные рефлекторные антенны называются иначе параболическими.

Зеркальные антенны — наиболее распространенный тип остронаправленных антенн. Они применяются в различных диапазонах волн, начиная от оптического и кончая коротковолновым. Широкое применение зеркальных антенн объясняется простотой их конструкции, возможностью получения высокой направленности, сохранением направленных свойств в широкой полосе частот малыми активными потерями. малой шумовой температурой.

Линзовые антенны

Принцип действия линзовых антенн основан на свойстве линз изменять скорость, а соответственно и направление распространения электромагнитных волн, падающих на линзы. Линзовые антенны, как и рефлекторы, преобразуют сферические или цилиндрические волны, возбуждаемые облучателем, в плоские. В рефлекторных антеннах этот процесс обусловлен отражением волн от зеркала, а в линзовых — преломлением волн в линзе.

Обычно освещенная поверхность линзы, т.е. обращенная к облучателю, имеет криволинейные контуры и создает требуемое преломление волн, а противоположная, теневая поверхность служит раскрывом линзы. Раскрыв, как правило, имеет вид плоской прямоугольной (а) или круглой площадки (б). В зависимости от того, какую форму имеет преломляющая поверхность, различают сферические и цилиндрические линзы.

Линия, перпендикулярная плоскости раскрыва и проходящая через его центр, называется осью линзы. Облучатель помещается на этой оси в точке F, называемой фокусом линзы. Ближайшая к фокусу точка линзы считается ее вершиной. Расстояние между фокусом и вершиной линзы называется фокусным расстоянием.

Линия, перпендикулярная оси линзы и проходящая через фокус, называется фокальной. Облучатель цилиндрической линзы располагается вдоль фокальной линии, а облучатель сферической линзы — в ее фокусе.

В зависимости от материала изготовления линзовые антенны разделяются на диэлектрические, металлопластинчатые и с искусственным диэлектриком.

На практике линзовые антенны применяются, главным образом, для превращения расходящегося пучка лучей в параллельный, т.е для превращения криволинейной (сферической или цилиндрической) волновой поверхности в плоскую.

Антенны УКВ на http://mirrorref.ru


Похожие рефераты, которые будут Вам интерестны.

1. Реферат Магнитные антенны

2. Реферат Антенны, их настройка

3. Реферат Зеркальные параболические антенны

4. Реферат РАСПРОСТРАНЕНИЕ РАДИОВОЛН И АНТЕННЫ

5. Реферат Исследование зеркальной антенны (ЗА)

6. Реферат АНТЕННЫ ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ ВОЛН

7. Реферат Расчет малошумящей однозеркальной параболической антенны

8. Реферат Расчёт антенны типа волновой канал

9. Реферат Рассчитать усиление антенны с помощью анализатора спектра (СА)

10. Реферат Измерение согласования блока LRRU и антенны W2-6516DS-VTM в режиме MIMO