1 Введение

Неотъемлемыми составными частями современных радиотехнических средств являются антенные системы и обслуживающие их тракты СВЧ. Назначение передающей антенны состоит в преобразовании направляемых электромагнитных волн, распространяющихся от передатчика по линиям передачи тракта, в расходящиеся электромагнитные волны свободного пространства. Приемная антенна, напротив, преобразует падающие на нее свободные пространственные волны в направляемые по линиям передачи волны, поступающие в приемный тракт.

К антеннам современных радиосистем предъявляют много требований, среди которых решающее значение имеют два. Первое требование – направленность действия, т.е. распределение электромагнитной мощности в пространстве по определенному закону. Второе требование – излучение или радиоприем должны сопровождаться минимальными потерями электромагнитной мощности на нагрев проводников и диэлектриков антенны, т.е. антенна должна иметь высокий КПД.

Весьма важное значение в функционировании радиосистем имеют тракты СВЧ, соединяющие антенны с передающей или приемной радиоаппаратурой. Тракт осуществляет канализацию электромагнитных волн, обеспечивает правильный режим работы выходных и входных цепей передатчика и приемника, выполняет предварительную частотную фильтрацию сигналов.

Цель данной работы систематизирование знаний студентов полученные при изучении дисциплин «Антенны и устройства СВЧ» и «Распространение электромагнитных волн и сигналов». Для чего необходимо сконструировать антенну, исследовать ее, спроектировать ППФ, а также определить дальность прием для этой антенны при заданных в задании условиях.

2 Основная часть

2.1 Общие сведения

Зигзагообразная антенна является широкополосной. В пределах диапазона частот, на который рассчитана антенна, она обладает сравнительно постоянными параметрами, удовлетворительно согласуется с кабелем, а ее коэффициент усиления изменяется незначительно. Одно из достоинств антенны - простота изготовления в домашних условиях из подручных материалов. Впервые зигзагообразная антенна была описана в радиолюбительской литературе К.П.Харченко в 1961 году, а ее разновидности многократно публиковались в последующие годы.

2.2 Конструкция антенны и схема питания

Полотно зигзагообразной антенны состоит из восьми замкнутых одинаковых проводников, которые образуют две ромбовидные ячейки (рисунок 2.1), соединенные электрически параллельно.

Рисунок 2.1 Схематическое изображение зигзагообразной

антенны

Она хорошо согласуется с 75-омным коаксиальным кабелем без использования согласующих и симметрирующих устройств в диапазоне частот примерно с двухкратным перекрытием, т.е. может обеспечить прием программ 21-39-го или 40-60-го каналов. Для улучшения направленных свойств антенны ее располагают возле экрана рефлектора, причем полотно можно закрепить к экрану не только с помощью диэлектрических, но и металлических стоек, соединяя их с рамками антенны в точках нулевого потенциала.

Для формирования диаграммы направленности антенны необходимо, чтобы излучатели были сфазированы и разнесены друг относительно друга. Зигзагообразная антенна имеет одну пару точек питания (а-б), к которым непосредственно подключается фидер. Благодаря такой конструкции антенны, ее проводники возбуждаются так, что образуется своеобразная синфазная решетка из четырех вибраторов. Антенна имеет линейную поляризацию. Ориентация вектора напряженности электрического поля Е на рисунке показана стрелками.

Рисунок 2.2 Схема питания зигзагообразной антенны

Так как в точках П-П нет разрыва проводников полотна антенны, то эти точки являются точками нулевого потенциала (нули напряжения и максимумы тока) независимо от длины волны. Это позволяет обойтись без специального симметрирующего устройства при питании антенны коаксиальным кабелем. Кабель прокладывается через точку нулевого потенциала П и по дву проводникам полотна антенны подводится к точкам ее питания (рисунок 2.2).

Здесь оплетку кабеля соединяют с одной из точек питания антенны (той, где проложен кабель), а центральный проводник – с другой. Принципиально оплетку кабеля в точке П тоже нужно замкнуть накоротко на полотно антенны, однако, как показала практика, делать это не обязательно. Достаточно подвязать кабель к полотну антенны в точке П, не нарушая его полихлорвиниловой оболочки.

Зигзагообразная антенна удобна тем, что простота ее позволяет допускать значительные отклонения (неизбежные при ее изготовлении) в ту или иную сторону от расчетных размеров ее элементов практически без нарушения электрических параметров.

Антенна устанавливается так, чтобы направление на телецентр было перпендикулярно плоскости полотна.