4. Рамкова антена

Якщо обидва полюси проводової антени об'єднати, то дістанемо одновиткову рамкову антену. За своєю геометричною формою виток може бути кільцевим, квадратним, а також многокутник (рис.8). Якщо периметр рамки ℓ ≤ 0,12, тобто, де S - площа рамки, то вона вважається малою порівняно з довжиною хви­лі. Електричний струм у такій рамці розподілений майже рівномір­но, її нормована діаграма спрямованості не відрізняється від ДС елементарної рамки. Вона має форму «ві­сімки», тобто F( ) = sin , у площинах, перпендикулярних до площини рамки, а у площині рамки — форму кола.

ДЛЯ ЗБІЛЬШЕННЯ НАПРУЖЕНОСТІ ПОЛЯ, ЩО ЗБУДЖУЄТЬСЯ РАМКОВОЮ АНТЕНОЮ, ЗАСТОСОВУ­ЮТЬ АНТЕНИ З N ПОСЛІДОВНО З'ЄДНАНИХ ОДНАКО­ВИХ ВИТКІВ. При цьому електрорушійна сила ε_, що індукується в рамковій антені під впли­вом зовнішнього магнітного поля H, зрос­тає в Nраз:

де Ф — магнітний потік, що перетинає площину рамки.

Опір випромінювання N -виткової електрично малої рамкової антени, розміри якої значно менше за довжину хвилі визначається спів­відношенням:

Оскільки для електрично малої рамки відношення S/λ² значно менше від одиниці, значення опору випромінювання та потужності стають дуже малими. Тому електрично малі рамкові антени застосо­вують здебільшого як приймальні.

Для суттєвого підвищення елект­рорушійної сили, що збуджується в рамковій антені, витки намоту­ють на феритові осердя з великим (до сотень тисяч) значенням маг­нітної проникності. При цьому діюча довжина антени зростає в раз. Відповідно зростає електрорушійна сила.

Якщо периметр витка рамки збільшити до значень 0,5λ ≤ ℓ ≤ 2λ , то рамка стає електрично великою. Розподіл амплітуди струму по її периметру характеризується чергуванням вузлів та пучностей, тому форма ДС стає багатопелюстковою.

Електрично мала рамкова антена реагує на магнітну складову ра­діохвилі більше, ніж на електричну складову, а електрично велика рамкова антена — навпаки. Тому приймальна мала рамка є менш чутливою до електричних завад, що створюються, наприклад, висо­ковольтними лініями передавання, побутовим обладнанням тощо.

5. Спіральні антени

Однією з ознак корисного сигналу, за якою його можна вирізни­ти з поміж інших, є вид поляризації. Електромагнітні хвилі З КРУГО­ВОЮ ПОЛЯРИЗАЦІЄЮ створюються спіральними, циліндричними або конічними антенами (рис. 9, а, б).

Один кінець спіралі є вільним, а другий з'єднується з центральним проводом коаксіальної лінії. Екран коаксіальної лінії з'єднується з металевим диском — рефлектором, який послаблює задні пелюстки ДС за рахунок ком­пенсації струму на зовнішньому боці лінії. Діаметр диск становить 0,65…0,8λ

Форма ДС циліндричної спіральної антени залежить від співвід­ношення між довжиною хвилі λ та довжиною витка спіралі

.

Тут через a і ρ позначено відповідно радіус та шаг спіралі.

Якщо ℓ значно менша за λ, то форма ДС наближається до тороїдної. У такому режимі циліндричні спіральні антени засто­совуються, наприклад, у сучасних стільникових телефонах, забезпе­чуючи прийом сигналів із будь-якого напряму.

Якщо довжина ℓ знач­но менша за λ, то антена формує односпрямоване випромінювання «вперед», подібно до директорної антени. При цьому ширина пелю­стки ДС 2 _0,5 = 30…40⁰, а на нульовому рівні — удвічі більша.

При ℓ ≈ 2λ форма ДС стає «лійкоподібною», тобто випромінювання вздовж поздовжньої осі та поза нормаллю до неї немає. Коефіцієнт перекриття частотного діапазону K_f = 1,7.

Для розширення діапазону робочих частот застосовують конічну спіральну антену, яка залежно від частоти створює область най­більш збуджених витків. При збільшенні частоти ця область пере­міщується до кінця спіралі. Аналогічний ефект притаманний і лого-періодичній антені.

Доволі широко використовуються плоскі спіральні антени (див. рис.9, в). Характер спрямованості випромінювання — дво­бічний із круговою поляризацією. Якщо спіраль розташовано над провідниковою поверхнею, то характер випромінювання стає односпрямованим.