МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ, СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Поволжский государственный университет телекоммуникаций и информатики»

Факультет Базового телекоммуникационного образования

Направление (специальность) Радиотехника

Кафедра Технологии беспроводной связи

Дисциплина Введение в специальность

Реферат

Антенны

Руководитель доцент, к.т.н.

Выполнила студент группы РТ

Самара 2025

Содержание

Введение……………………………………………………………………..	3
1. История развития антенны………………………………………………	4
2. Понятия и классификации антенн………………………………………	5
3. Принцип работы…………………………………………………………	9
4. Применение антенн………………………………………………………	10
5. Перспективы развития…………………………………………………	12
Заключение………………………………………………………………….	13
Список литературы…………………………………………………………	14

Введение

Антенны играют ключевую роль в современном мире, обеспечивая возможность передачи и приема радиосигналов, которые лежат в основе большинства коммуникационных систем. Эти устройства стали неотъемлемой частью нашей повседневной жизни, начиная от мобильного телефона в кармане и заканчивая сложными системами космической связи. История развития антенн насчитывает уже более века, и за это время они претерпели значительные изменения, став основой для множества технологических достижений.

Цель данного реферата — рассмотреть основные типы антенн, принципы их работы, а также изучить разнообразие применений антенн в различных отраслях. Мы обратим внимание на эволюцию конструкций антенн, обсудим их физические свойства и характеристики, а также оценим влияние антенн на современные технологии и перспективы их дальнейшего развития.

Тема реферата актуальна, поскольку антенны являются важной частью радиосистем и используются в различных областях техники и связи. Они определяют характеристики радиосистем, такие как дальность действия, направленность и чувствительность. Актуальность обусловлена постоянным развитием технологий и появлением новых типов антенн, которые могут улучшить характеристики радиосистем. Кроме того, с развитием мобильной связи, спутниковой связи и других технологий потребность в глубоком понимании принципов работы антенн и их характеристик остаётся высокой.

1 История развития антенны

История антенн начинается с изобретения телеграфа в середине XIX века. Первый телеграф был создан Сэмюэлем Морзе в 1837 году и представлял собой систему передачи сообщений по проводам. Для этой цели использовались деревянные телеграфные столбы, поддерживающие провода, по которым передавались электрические сигналы.

Первые антенны в современном понимании появились позже, с развитием радиосвязи. В 1888 году немецкий физик Генрих Герц экспериментально доказал существование электромагнитных волн, которые и стали основой для радиосигналов. Это открытие положило начало созданию антенн, как устройств для передачи и приёма этих волн.

Прорыв в области радиосвязи произошёл в начале XX века благодаря изобретателю Гулье’льмо Марко’ни. В 1901 году он провёл первый успешный трансокеанский радиосигнал между Великобританией и Канадой. Маркони использовал антенны в виде длинных проводов, натянутых на высоких мачтах, что позволяло отправлять радиосигналы на большие расстояния.

2 Понятия и классификации антенн

Антенна — устройство, предназначенное для излучения и приёма радиоволн. Она преобразует электромагнитные колебания радиочастотного диапазона в энергию электромагнитного поля и наоборот. Антенны являются ключевыми элементами в системах радиосвязи, радиовещания, радиолокации, радионавигации, спутниковой связи и других областях применения электромагнитных волн.

Основные параметры антенны:

1) Диаграмма направленности. Она представляет собой графическое изображение зависимости интенсивности излучения антенны от направления. Эта зависимость выражается в форме лепестков, каждый из которых соответствует направлению максимального излучения или приема. Диаграмму направленности можно разделить на две части:

- Главная ось (главный лепесток) — направление, в котором антенна излучает или принимает наибольшую мощность.

- Боковые и задние лепестки — менее интенсивные участки излучения, расположенные вне главного направления.

Типичная форма диаграммы направленности может выглядеть как симметричная фигура с одним или несколькими лепестками, направленными в разные стороны.

2) Коэффициент усиления — это параметр, который описывает, насколько эффективно антенна усиливает сигнал в заданном направлении по сравнению с гипотетически идеальной изотропной антенной, которая излучает равномерно во всех направлениях. Коэффициент усиления измеряется в децибелах (дБ) и может варьироваться в зависимости от типа антенны и условий её установки.

3) Входное сопротивление антенны — это комплексное сопротивление, которое антенна оказывает на передающую линию. Оно складывается из активной и реактивной частей. Согласование входного сопротивления антенны с сопротивлением передающей линии критично для достижения максимальной передачи мощности. Несогласованность может вызвать отражения сигнала и ухудшение эффективности работы антенны.

Стандартное значение входного сопротивления для большинства антенн составляет 50 Ом или 75 Ом.

4) Полоса пропускания — это диапазон частот, в пределах которого антенна сохраняет приемлемые значения коэффициента усиления, коэффициента стоячей волны (КСВ) и других важных параметров. Ширина полосы пропускания определяет, какие сигналы антенна сможет эффективно передавать или принимать.

Узкая полоса пропускания характерна для резонансных антенн, работающих на фиксированной частоте, тогда как широкие полосы характерны для многодиапазонных антенн, таких как логопериодические или широкополосные дипольные антенны

Также мы рассмотрим основные классификационные признаки, которые позволяют систематизировать антенны по различным характеристикам:

1) По диапазону волн:

• Длинные волны (LW): 300 кГц — 300 Гц.

• Средние волны (MW): 300 кГц — 1000 кГц.

• Короткие волны (SW): 1000 кГц — 30 МГц.

• Ультракороткие волны (UHF): 30 МГц — 300 МГц.   - Дециметровые волны (UHF-D): 300 МГц — 3 ГГц.   - Сантиметровые волны (UHF-C): 3 ГГц — 30 ГГц.   - Миллиметровые волны (UHF-M): 30 ГГц — 300 ГГц.

• Оптические волны: 300 ГГц — 3 ТГц.

• Инфракрасные волны: свыше 3 ТГц.

2) По месту установки:

• Земные (наземные): устанавливаются на поверхности земли или на специальных конструкциях.

• Воздушные (аэростатные): устанавливаются на воздушных шарах или дирижаблях.

• Космические: размещаются на искусственных спутниках или космических аппаратах.

3) По назначению:

• Передающие: предназначены для излучения электромагнитных волн.

• Приёмные: предназначены для приёма электромагнитных волн.

• Приёмо-передающие: могут выполнять функции как передачи, так и приёма электромагнитных волн.

4) По направленности излучения:

• Ненаправленные: излучают электромагнитные волны равномерно во всех направлениях.

• Направленные: излучают волны в определённом направлении, что позволяет концентрировать энергию в определённой области пространства.

5) По типу излучателей:

• Вибраторные: простейший тип антенн, представляющий собой проводник, колеблющийся в электромагнитном поле.

• Щелевые: антенны, в которых излучение происходит через щели в проводящих или диэлектрических поверхностях.

• Зеркальные: антенны, использующие отражающие поверхности для формирования диаграммы направленности.

• Рупорные: антенны, использующие рупорные конструкции для излучения электромагнитных волн.

• Линзовые: антенны, в которых используются линзы для фокусировки или изменения диаграммы направленности.

• Диэлектрические: антенны, в которых излучение происходит за счёт диэлектрических свойств материала.

• Объёмные: антенны, в которых излучающая поверхность занимает объём пространства.

• Апертурные: антенны с апертурой (отверстием), через которую происходит излучение электромагнитных волн.

6) По диапазону рабочих частот:

• Низкочастотные: 30 кГц — 300 кГц.

• Среднечастотные: 0,3 МГц — 3 МГц.

• Высокочастотные: 3 МГц — 30 МГц.

• Ультравысокочастотные: 30 МГц — 300 МГц.

• Сверхвысокочастотные: выше 300 МГц.

7) По ширине полосы пропускания

• Узкополосные: предназначены для работы в узкой полосе частот.

• Широкополосные: работают в широком диапазоне частот.

И т.д.