Основные типы антенн.

Естественно, прежде всего разделить антенны на передающие и приемные – основные электрические характеристики каждой антенны в режимах ра­боты на прием и передачу совпадают.

Все антенны удобно разделить на две большие группы:

- линейные антенны;

- апертурные антенны.

Кроме того, широко применяются более сложные антенные систе­мы – антенные решетки, элементами которых являются либо линейные, либо апертурные излучатели.

Линейная антенна – тонкий металлический провод, в котором возбужден переменный электрический ток, а также узкая щель в металлическом эк­ране, между краями которой приложено переменное электрическое напряжение. По теореме эквивалентности электрическое поле в щели по своему действию, на внешнее пространство эквивалентно некоторым переменным магнитным – токам, текущим вдоль щели. Таким образом, линейными антеннами называются любые излучающие системы малого (по сравнению с длиной) поперечного размера и с переменными токами, текущими, вдоль, оси системы. У линейных антенн размер поперечного сечения много меньше длины волны.

Характерным для линейных антенн является то, что распределение тока вдоль их оси мало зависит от конфигурации провода. Поэтому к линейным антеннам относятся не только прямолинейные антенны но так­же искривленные, изогнутые и свернутые провода и щели, если их по­перечные размеры много меньше продольных и меньше длины волны.: симметричные и несимметричные вибраторы и антенны, рамочные ант., проволочные ант. бегущей волны (в том числе спиральные), тонкие щелевые ант. стоящих и бегущих волн.

Апертурные антенны – у них можно определить некоторую ограни­ченную воображаемую поверхность, через которую проходит весь поток излучаемой (принимаемой) электромагнитной энергии – апертуру или раскрыв, часто представляемый в виде плоскости. Размеры раскрыва обычно много больше длины волны. Примеры: пирамидальная рупорная антенна, зеркальная параболическая антенна, линзовые антенны, открытые излуча­ющие концы волноводов.

Антенная решетка – антенна, состоящая из нескольких однотип­ных излучателей, определенным образом расположенных в пространст­ве и возбуждаемых одним генератором иди несколькими когерентными генераторами. Здесь удается получить как требуемое пространствен­ное распределение излучаемой энергии, так и нужное управление та времени этим распределением. Типичная антенная решетка – директорная антенна УКВ – линейная решетка из полуволновых симметричных вибраторов.

Элементарные излучатели электромагнитных волн.

Основные типы излучателей: элементарный электрический диполь (диполь Герца), элементарная электрическая рамка (магнитный диполь), элементарная щель и излучатель Гюйгенса. Любая антенна может быть представлена как совокупность элементарных излучателей.

Диполь Герца - излучатель в виде бесконечно тонкого идеально проводящего короткого по сравнению с длиной волны прямолинейного провода, амплитуда и фаза переменного тока в каждой точке которого одинаковы.

Если мгновенное значение электрического тока в каждой точке провода записать в виде

i(z,t)=I(z)exp iωt,

то для диполя Герца должны выполнять­ся условия: I(z)=I₀ , l₁ <<λ где l₁ - длина диполя, λ – длина волны в окружающем пространстве, соответствующая частоте, гармонических колебаний тока. Направление тока во всех точках диполя совпадает с его осью.

Реализовать диполь Герца в чистом виде практически не возможно, т.к. в проводе нельзя получить равномерное распределение ампли­туд токов, ибо ток на конце провода должен быть равен нулю. Рас­пределение близкое к равномерному, можно реализовать в системе изображенной на рисунке – металлические шары или диски на концах провода создают емкость, помогающую выровнять распределение тока вдоль провода.

Электромагнитное поле диполя Герца. (из электродинамики).