Диаграмма направленности

ДН могут изображаться в трехмерном и двухмерном

виде. При этом используются полярные и

прямоугольные системы координат в линейном либо

логарифмическом масштабах.

ДН линейной антенны не зависит от того, работает

приема

Простейшие антенны

Простейшая антенна - симметричный полуволновой вибратор (вибратор Герца) .

Прямолинейный провод длиной около полуволны,

разделенный на две равные части, к которым подключаются провода питающей линии.

Обладает однородной диаграммой направленности в одной из плоскостей.

Простейшие антенны

В диапазоне средних и длинных волн в качестве антенн используют несимметричные вертикальные вибраторы, питаемые у основания.

Характеристики излучения таких антенн близки к свойствам элементарного вибратора.

Направленные антенны

Направленные антенны – антенны, концентрирующие энергию в малом объеме.

Направление максимального излучения называется главным лепестком антенны. Остальные лепестки ДН антенны являются побочными. Лепесток излучения в сторону обратную главному направлению называется задним лепестком ДН антенны.

Обычно используют нормированные ДН, которые показывают способность антенны работать на передачу (прием) в заданном направлении, независимо от мощности, подводимой к ней. В нормированной диаграмме направленности величина лепестка главного направления излучения принимается за единицу, боковые лепестки главного.

Главный лепесток

Задний лепесток

Боковые лепестки

Секторные антенны

Секторная антенна – несколько направленных антенн, объединенных в одной точке пространства.

Применяется в сотовых системах.

Разнесенный прием

Используется для улучшения приема и борьбы с эффектами многолучевого распространения.

Применяются многоэлементные антенные решетки - объединение нескольких антенн.

Разнесение с коммутацией (автовыбором) – приемник использует антенный элемент с самой большой выходной мощностью.

Разнесение со сложением принимаемых сигналов. Приводит к увеличению коэффициента направленного действия. Требуется коррекция фаз сигналов.

Интеллектуальные антенны

(Smart-антенны)

Интеллектуальная антенна – несколько антенных элементов объединенных с блоком цифровой обработки сигналов.

Процесс придания направленных свойств антенне реализуется в цифровом виде. Это позволяет адаптивно изменять характеристики излучения антенной системы.

Параметры антенн

Поскольку работа антенны всегда связана с двумя видами энергии: токов высокой частоты и электромагнитного излучения, то в соответствии с этим ее параметры можно условно разделить на две группы.

К первой из них относятся параметры, влияющие на энергию токов высокой частоты, а именно:

входное сопротивление,

резонансные частоты,

частотная характеристика,

полоса пропускания и т. п.

Вторую группу составляют параметры, определяемые наличием энергии электромагнитного излучения , а именно:

диаграмма направленности,

ширина ее главного лепестка,

относительный уровень побочных максимумов,

коэффициент усиления,

коэффициент направленного действия,

эффективная площадь и др.

Параметры антенн

Первичные параметры определяются путем непосредственных измерений. Остальные параметры, именуемые вторичными, могут быть найдены графически или расчетным путем по известным первичным.

В первой группе параметров первичным является входное сопротивление. По его известным значениям в диапазоне частот можно найти полосу пропускания, резонансные частоты и частотную характеристику.

Во второй группе первичными параметрами являются диаграмма направленности и коэффициент усиления. Зная диаграмму направленности, можно определить ширину главного лепестка, уровень боковых максимумов и получить представление о коэффициенте направленного действия. Зная коэффициент усиления, можно вычислить эффективную площадь.

Коэффициент стоячей волны

Коэффициент стоячей волны (КСВ, SWR) характеризует степень согласования антенны и фидера (также говорят о согласовании выхода передатчика и фидера).

На практике всегда часть передаваемой энергии отражается и возвращается в передатчик. Отраженная энергия ухудшает работу передатчика и может его повредить.

КСВ рассчитывается следующим образом:

КСВ (Wпад Wотр ) /(Wпад Wотр ),

где Wпад - падающая энергия, Wотр - отраженная энергия.

В идеале КСВ=1, значения до 1,5 считаются приемлемым в УКВ диапазоне