Puterea emitată Ρi - puterea undelor electromagnetice emise de antena în spațiul liber. Aceasta este puterea activă, deoarece se disipează în spațiul din jurul antenei. În consecință, puterea radiată poate fi exprimată, prin rezistența activă, numită rezistența la radiație Ru:
unde Ia este curentul efectiv la intrarea antenei.
Rezistența la radiații caracterizează capacitatea antenei de a emite energie electromagnetică și caracterizează mai mult calitatea antenei decât puterea radiată de ea, deoarece aceasta depinde nu numai de proprietățile antenei, ci și de curentul generat în ea.
Putere de pierdere Рп - putere, pierdută inutil de către emițător în timpul trecerii curentului prin firele antenei, în sol și obiecte situate în apropierea antenei. Această putere este, de asemenea, activă și poate fi exprimată printr-o rezistență activă, numită rezistență la pierdere:
Alimentarea antenei Energia furnizată antenei de la emițător. Această putere poate fi reprezentată sub forma puterii radiate și pierderii de putere:
Coeficientul de eficiență al antenei este raportul dintre puterea radiată și energia furnizată antenei:
Impedanța de intrare a antenei este rezistența la bornele de intrare ale antenei. Are componente reactive și active. Atunci când se reglează în rezonanță, antena reprezintă o sarcină pur activă pentru generator și este utilizată cel mai eficient.
Directivitatea antenei este capacitatea de a radia undele electromagnetice în anumite direcții. Această proprietate a unei antene este evaluată printr-o diagramă de directivitate care arată grafic dependența intensității câmpului sau puterea radiată pe direcție. Practic, se utilizează modele de radiații normalizate, în care cantitățile care caracterizează intensitatea câmpului sau puterea radiațiilor nu sunt exprimate în valori absolute, ci sunt raportate la valoarea maximă. Din motive de simplitate, modelul spațial nu este de obicei folosit, ci este limitat la modelele direcționale în două planuri: orizontale și verticale.
În Fig. 1.4, a arată modelul de directivitate al unui vibrator vertical simetric în plan orizontal,
și în fig. 1.4 b și c sunt în plan vertical în sistemele de coordonate polar și dreptunghiular.
Lățimea modelului de radiație se numește unghiul 2Θ (vezi figurile 1.4, b și c), în care puterea radiației scade cu cel mult două ori comparativ cu puterea în direcția radiației maxime. Deoarece puterea este proporțională cu pătratul intensității câmpului, limitele unghiului soluției șablonului de radiație sunt determinate de cantitatea
Efectul direcțional D- este raportul dintre densitatea fluxului de putere radiată de o antenă dată într-o anumită direcție și densitatea de flux a puterii totale radiale din ambele antene. Cel mai mare interes este coeficientul de acțiune direcțional D în direcția radiației maxime:
Antenna gain Ga este produsul factorului de directivitate al antenei la eficiența sa, adică,
Acest factor oferă o caracteristică completă a antenei: ia în considerare, pe de o parte, concentrația de energie într-o anumită direcție datorită proprietăților direcționale ale antenei și, pe de altă parte, scăderea radiațiilor datorată pierderii de putere în antenă.
Radiația prioritară a antenelor într-o anumită direcție este echivalentă cu o creștere a puterii emițătorului. În consecință, directivitatea antenei de transmisie este foarte dorită. O excepție sunt antenele stațiilor radio proiectate să servească o anumită zonă în centrul căreia se află stația. Astfel de antene nu ar trebui să aibă direcționalitate în plan orizontal.
Efectul de înălțime a antenei. Cantitatea de energie radiată de fiecare element al antenei este proporțională cu curentul care trece prin el. Deoarece distribuția curentă în antenă nu este uniformă, radiația prin diferite elemente nu este aceeași: este cea mai intensă la antinodul curentului și este zero la nodul curent (Figura 1.5).
Dacă zona acoperită de curba de distribuție curentă și firul antenei este înlocuită cu un dreptunghi egal în zonă, cantitatea de energie radiată nu se va schimba. Presupunând că baza dreptunghiului este egală cu mărimea amplitudinii curentului de la baza antenei Imo. obținem înălțimea dreptunghiului, numită înălțimea efectivă a antenei (
Fig. 1.5 Determinarea înălțimii efective a antenei Fig. 1.6 Distribuția curentului în antenele în formă de G și T.
Este deosebit de important conceptul de altitudine efectivă pentru recepția antenei, în care determină amploarea emf-ului indus în ele:
unde E este forța câmpului. Pentru a crește Iadul. tind să furnizeze, dacă este posibil, o distribuție mai uniformă a curentului de-a lungul părții verticale a antenei. Acest lucru este realizat prin adăugarea la firele verticale ale firelor orizontale, așa-numitele "capace capacitive" Fig. 1.6, a și b prezintă distribuția curentului în antenele în formă de G și T, respectiv.
Antene de unde, metru, decimetru și centimetru
Gama de valuri de metri (și pe termen lung și decimetru) este utilizată în principal pentru televiziune, radiodifuziune și comunicații radio FM cu obiecte mobile. Gama de valuri centimetrice este alocată diferitelor tipuri de comunicări multi-canale. Antenele acestor intervale pot fi împărțite în două grupe: vibrații și suprafețe. Primul grup include vibratoare unice și antene, constând dintr-o serie de vibratoare. Al doilea grup include, în special, antene corn și reflex.
Antenele de transmisie a televiziunii trebuie să asigure cea mai mare zonă de serviciu posibil, deoarece în cele mai multe cazuri telecentrul este situat în apropierea zonei de serviciu, modelul antenei de transmisie în plan orizontal trebuie să fie circular. Pentru a reduce radiația inutilă a semnalului în jumătatea superioară a spațiului din planul vertical, este de dorit concentrația radiației în direcția orizontului. În plus, antena de transmisie trebuie să furnizeze o lărgime de bandă de aproximativ 8 MHz.
Antena TV de recepție, spre deosebire de emițător, trebuie să aibă proprietăți direcționale pentru a suprima posibile interferențe cu direcții care nu coincid cu direcția postului de televiziune, și mai ales pentru suprimarea semnalelor de la clădirile din apropiere și alte obstacole. Recepția semnalelor întârziate duce la o imagine cu mai multe contururi.
Antena de recepție cea mai răspândită este tipul de "canal de undă" (figura 1.7). Vibratorul activ 1 al antenei este realizat în formă de bucla simetrică sau mai des. Cu acest vibrator, cablul de reducere este alimentat la receptorul de televiziune. În spatele vibratorului 1 este un vibrator pasiv (reflector) 2, lungimea căreia este mai mare decât cea activă, iar înainte de vibratorul activ există unul sau mai mulți vibratori pasivi 3 cu o lungime puțin mai mică decât vibratorul activ.
Fig. 1.7 Antena cu canale Wave
În intervalul de valuri de decimetru și centimetru, o antenă cu corn este utilizată pe scară largă. Cel mai simplu antena corn este capătul deschis al unui tub metalic dreptunghiular sau circular (ghid de undă). Partea radiantă a antenei se numește deschiderea antenei. Gura ghidului de undă poate fi considerată o antenă multivibrator formată dintr-un număr mare de radiatoare elementare. Dar o astfel de antenă are dezavantaje. O schimbare bruscă a condițiilor de propagare la capătul deschis al ghidului de undă duce la o reflecție semnificativă. În plus, în deschidere, marginile capătului ghidului de undă de undă sunt înfășurate de undele radiate, ceea ce agravează proprietățile direcționale ale antenei. Pentru a reduce reflexiile și pentru a îmbunătăți proprietățile direcționale, capătul de ghidare a undelor este realizat sub forma unui difuzor (Figura 1.8).
Direcția antenei cornului crește cu zona de creștere a deschiderii cornului. Ca antene independente, coarnele sunt rareori utilizate, dar adesea vin în proiectarea multor antene mai complexe.
Fig. 1.8. Antena cornei
Fig. 1.9. Antena reflectorizantă parabolică
Una dintre aceste antene este o antenă reflectoare parabolice oglindă (Figura 1.9). În această antenă, rolul reflectorului nu este un vibrator pasiv, ci o oglindă metalică, care are forma unui paraboloid de revoluție sau a unui cilindru parabolic.
În centrul paraboloidului 1, o antenă parabolică este fixată cu ajutorul unui ghid de undă 2, un iradiaj 3 sub forma unei antene cu corn. Paraboloidul are proprietatea că lungimea căii razei de la foc O până la un plan perpendicular pe parabola este același. Prin urmare, razele OAB, OCE și altele vor avea un paraboloid în planul deschiderii de ieșire și în partea dreaptă a acesteia în aceeași fază. Diametrul deschiderii paraboloidului este ales să fie de ordinul lui (10.40) λ, lungimea focală este 0.35. 0,4. În acest caz, antena radiază o rază aproape paralelă de raze. Coeficientul efectului gravat al acestor antene este foarte ridicat și ajunge la 10 4.