====== Теория радиоволн: антенны ====== * [[hardware:radio-wave-theory-basics|Теория радиоволн: ликбез]] * [[hardware:radio-wave-theory-analog-modulation|Теория радиоволн: аналоговая модуляция]] Источник - http://habrahabr.ru/post/158273/ {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-1.jpg|}} Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала. Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением. **Антенны** - преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование - электромагнитную волну, в ВЧ колебания. **Диаграмма направленности** - графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве. ===== Антенны ===== ==== Симметричный вибратор ==== {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-2.jpg|}} В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны. Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн. Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м. Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра. Диаграмма направленности симметричного вибратора {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-3.jpg|}} В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.\\ В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.\\ Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления. В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид: {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-4.jpg|}} Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн. ==== Несимметричный вибратор ==== {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-5.jpg|}} Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально. В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны. Диаграмма направленности следующая: {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-6.jpg|}} Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении. Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте. ==== Наклонная V-образная ==== {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-7.jpg|}} Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях. Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-8.jpg|}} Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций. ==== Антенна бегущей волны ==== Также имеет название — антенна наклонный луч. {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-9.jpg|}} Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.\\ Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны. {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-10.jpg|}} Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.\\ В развернутом и свернутом состоянии выглядит так: {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-11.jpg|}} {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-12.jpg|}} ==== Антенна волновой канал ==== {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-13.jpg|}} Здесь: 1 — фидер, 2 — рефлектор, 3 — директоры, 4 — активный вибратор. Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор — активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны. За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность: {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-14.jpg|}} ==== Рамочная антенна ==== {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-15.jpg|}} Направленность - двулепестковая {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-16.jpg|}} Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона. Как разновидность — рамочная антенна с рефлектором: {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-17.jpg|}} ==== Логопериодическая антенна ==== Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА. {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-18.jpg|}} Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 — это довольно высокий коэффициент. Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих. Диаграмма направленности следующая: {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-19.jpg|}} Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц. {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-20.jpg|}} ==== Поляризация ==== **Поляризация** — это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.\\ Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию. {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-21.jpg|}} {{:hardware:radio-wave-theory-antenna-22.jpg|}} Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.\\ К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный — горизонтальную. Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.\\ Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.\\ При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии. При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию. Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.