Загальні характеристики активних антен
Активні антени. Активна антена – це пасивний елемент (вібратор чи монополь) з вбудованою «активною частиною» (підсилювачем). В результаті одержується малогабаритна чутлива і широкополосна антенна система. Приклад: активні приймаючі антени.
Активними антенами називаються пристрої, що поєднуюь в собі власне антену і активні елементи підсилення, перетворення чи генерації сигналів.
Така інтеграція помітно покращує параметри пристрою. Дає можливість зменшити розміри антени, розширити смугу частот пропускання, підвищити співвідношеня сигнал/шум, здійснити перехід з симетричної антени на несиметричний кабель. Окрім того, полегшується можливість електронного керування діаграмою направленості антени. Серійно випускаються і широко використовуються активні автомобільні антени. Особливий інтерес представляють подібні антени для бортової радіоапаратури літаючих апаратів різного призначення (звязок, локація, телеметрія та інше). Нижче наведено структурну схему найбільш поширеної активної антени. На цьому рисунку чотириполюсник АЕ являє собою активний елемент, з’єднаний з провідною антеною
Активні антени можна розділити на три основні групи: приймальні, передавальні, приймально-передавальні. Приймальні антени розділяються на: антени перетворювачі і антени детектори. Активні передавальні антени поділяються на: антени підсилювачі потужності, антени генератори. В перших здійснюється підсилення потужності коливань від автоматичного генератора та їх випромінювання, а в других відбувається як генерація коливань так і їх випромінювання. Активна схема в передавальних антенах інколи містить помножувачі частоти.
Приймально-передавальні активні антени створюються або на основі перших двох груп, або з допомогою взаємозвязаної інтеграції власне антени з активним елементом генерації, підсилення чи перетворення сигналів.
2. Найпростіші випромінювачі. Основні характеристики лінійних антенних пристроїв.
Лінійними антенами називаються антени, виконані з довгих провідників (металевих стрижнів чи проводів), вздовж яких проходять струми високих частот. При цьому як правило поперечні розміри провідників в багато раз мегші за довжину хвилі.
Лінійні антени і довгі відкриті двопровідні лінії мають ряд аналогічних особливостей. Вони являються системами з розподіленими параметрами, вздовж яких поширюються електромагнітні хвилі. В лінійних антенах і довгих відкритих двопровідних лініях при відсутності навантаження на кінцях провідників має місце майже повне відбивання і на них встановлюється режим стоячої хвилі, при якому на кінцях провідників і через кожне ціле число півхвиль від кінця спостерігається максимум напруги і мінімум струму. Якщо ж провід лінійної антени має навантаження, при якій відбувається відбивання, то в ньому як і в лінії передачі встановлюється біжуча хвиля. Таким чином розподіл напруги і струму в лінійній антені має той же характер, що і в лінії передачі. Це підтверджується теоремою і експериментальним спостереженнями. В інженерних розрахунках для розподілу напруги і струму вздовж лінійних антен користуються методами розрахунку лінії передачі.
Для зменшення випромінювання лінії намагаються зменшити відстань між її проводами, зробивши його якомога меншим в порівнянні з довжиною хвилі. Тоді поля випромінювання струмів, що проходять по обох проводах лінії, але направлених в різні сторони взаємно компенсуються (рис а і б).
Для покращення ефективності випромінювання антени намагаються забезпечити відсутність такої коменсації і, більше того, створюють такі умови, щоб випромінювання обох проводів складалося.
Є доволі багато способів розвязку цієї задачі. Тут згадаємо лише ті з них, які зазвичай використовуються:
Розведення провідника живлячої двохпровідної лінії під прямим кутом до неї і під кутом 180 один до одного (рис в);
Розводять провідники двохпровідної лінії живлення під прямим кутом до неї і під кутом 90 один до другого (рис г);
Один з проводів двопровідної лінії живлення відрізають (рис д);
Виводять центральний провідник коакціальної лінії живлення назовні, відгинаючи оплітку в протилежний бік і натягуючи її на кабель (рис е);
Виводять центральний провідник коаксіальної лінії живлення над плоским екраном, що приєднаний до обплетення кабелю.(рис ж).
Діаграми направленості (по полю) прямолінійних провідників зі стоячою і біжучою хвилею струму (якщо знехтувати загасанням) приведені нижче
З цього слідує що розподіл інтенсивності поля має осьову симетрію відносно проводу, а відповідно в кожній площині, що проходить через провід (меридіональної площини), діаграма направленості має одну і ту ж форму і строго симетрична відносно проводу. Вздовж провідника випромінювання відсутнє. Це пояснюється тим що елементарні вібратори, з яких складається провід, не випромінюють вздовж своїх осей. Одиночний провідник з біжучою хвилею струму випромінює так, що діаграма направлеості симетрична відносно осі провідника, тобто має форму тіла обертання. Усі її розрізи площинами, що проходять через вісь провідника, одинакові, і відповідно, діаграми у сіх площинах однакові.