Антенны метровых, дециметровых и сантиметровых волн

Диапазон метровых (а в перспективе и дециметровых) волн используется в основном для телевидения, радиовещания и ЧМ радиосвязи с подвижными объектами. Диапазон сантиметровых волн отведен для различных видов многоканальной связи. Антенны указанных диапазонов можно разделить на две группы: вибраторные и поверхностные. К первой группе относятся одиночные вибраторы и антенны, состоящие из ряда вибраторов. Ко второй группе относятся, в частности, рупорные и рефлекторные антенны.

Телевизионные передающие антенны должны обеспечивать возможно большую зону обслуживания, так как в большинстве случаев телецентр располагается вблизи середины зоны обслуживания, диаграмма направленности передающей антенны в горизонтальной плоскости должна быть круглой. Для уменьшения бесполезного излучения сигнала в верхнее полупространство в вертикальной плоскости желательна концентрация излучения в направлении горизонта. Кроме того, передающая антенна должна обеспечивать широкую полосу пропускания порядка 8 МГц.

Приемная телевизионная антенна, в отличие от передающей, должна обладать направленными свойствами для подавления возможных помех с направлений, не совпадающих с направлением на телецентр, и особенно для подавления сигналов от ближайших зданий и других препятствий. Прием запаздывающих сигналов приводит к многоконтурности изображения.

Наибольшее распространение получила приемная антенна типа «волновой канал» (рис 1.7). Активный вибратор 1антенны выполнен в виде симметричного или чаще петлевого. С этого вибратора кабель снижения подается к телевизионному приемнику. За вибратором 1 располагается пассивный вибратор (рефлектор) 2, длина которого несколько больше активного, а перед активным— один или несколько пассивных вибраторов (директоров) 3длиной, несколько меньшей активного вибратора.

Рис. 1.7 Антенна типа «волновой канал»

В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн широко применяется антенна в виде рупора. Простейшей рупорной антенной является открытый конец металлической трубы прямоугольного или круглого сечения (волновода). Излучающая часть антенны называется раскрывом антенны. Отверстие волновода можно рассматривать как многовибраторную антенну, образованную из большого числа элементарных излучателей. Но такая антенна обладает недостатками. Резкое изменение условий распространения на открытом конце волновода приводит к значительному отражению. Кроме того, в раскрыве имеет место огибание излученными волнами краев конца волновода, что ухудшает направленные свойства антенны. Для уменьшения отражений и улучшения направленных свойств конец волновода выполняют в виде рупора (рис. 1.8).

Направленность рупорной антенны увеличивается с ростом площади раскрыва рупора. В качестве самостоятельных антенн рупоры применяются редко, но часто входят в конструкцию многих более сложных антенн.

Рис. 1.8. Рупорная антенна

Рис. 1.9. Параболическая рефлекторная антенна

Одной из таких антенн является зеркальная параболическая рефлекторная антенна (рис. 1.9). В этой антенне роль отражателя выполняет не пассивный вибратор, а металлическое зеркало, имеющее форму параболоида вращения или параболического цилиндра.

В фокусе параболоида 1 закрепленпараболическая антенна с помощью волновода 2 облучатель 3 в виде рупорной антенны. Параболоид обладает тем свойством, что длина пути луча от фокуса О до некоторой плоскости, перпендикулярной от параболы, одинакова. Поэтому лучи ОАВ, ОСЕ и другие будут иметь в плоскости выходного отверстия параболоида и правее ее одинаковую фазу. Диаметр отверстия параболоида выбирается порядка (10...40)λ, фокусное расстояние 0,35...0,4 диаметра. При этом антенна излучает почти параллельный пучок лучей. Коэффициент натравленного действия таких антенн очень высок и достигает 10⁴.

Задание 2.

Вариант 2

Поясните условия распространения радиоволн поверхностным лучом. Какие радиоволны могут им распространяться.

Общие свойства радиоволн. Как указывалось выше, радиосвязь осуществляется путем излучения и приема электромагнитных волн. Электромагнитная волна представляет собой распространяющееся от источника излучения электромагнитное поле. В свободном пространстве, т. е. в пространстве, не заполненном каким-либо веществом, радиоволна распространяется прямолинейно и скорость ее распространения равна скорости света. При этих условиях напряженность поля убывает с увеличением расстояния только вследствие объема пространства, охватываемого радиоволнами. Распространение радиоволн в земном пространстве зависит от свойств поверхности земли и свойств атмосферы. Условия распространения радиоволн вдоль поверхности земли в значительной мере зависят от рельефа местности, электрических параметров земной поверхности и длины волны. Подобно другим волнам радиоволнам свойственна дифракция, т. е. явление огибания препятствий. Наиболее сильно дифракция сказывается в случае, когда геометрические размеры препятствий соизмеримы с длиной волны. Радиоволны, распространяющиеся у поверхности земли и частично за счет дифракции огибающие выпуклость земного шара, называют земными, или поверхностными радиоволнами.

Атмосферу земли нельзя считать однородной средой. Давление, плотность, влажность, диэлектрическая проницаемость и другие параметры в разных объемах воздушного слоя имеют различные значения. По этим причинам скорости распространения в различных объемах неодинаковы и зависят от длины волны. Траектория радиоволн в атмосфере искривляется. Явление искривления или преломления волн при распространении их в неоднородной среде получило название ρеφρакции. Радиоволны, распространяющиеся на большой высоте в атмосфере и возвращающиеся на землю вследствие искривления траектории, рассеяния или отражения от атмосферных неоднородностей, называются пространственными, или ионосферными. В точку приема могут приходить как пространственная, так и земная волны от одного и того же источника. Если фазы колебаний этих волн совпадают, то амплитуда суммарного поля возрастает и, наоборот, при сдвиге фазы волн на 180° суммарное поле ослабляется и может стать равным нулю. Указанные явления называются интерференцией.

Дата добавления: 2014-11-29