ПАРАМЕТРЫ АНТЕННЫ – ЧАСТЬ 1

September 20, 2012 by admin Комментировать »

К основным параметрам антенны, представляющим наибольший прак­тический интерес, относятся диаграмма направленности, коэффициент усиления, действующая длина и входное сопротивление.

Необходимо сделать следующее важное замечание, касающееся параметров антенн. Приемная телевизионная антенна является широкополосным устрой­ством, которое должно обеспечить неискаженный прием всего спектра частот телевизионного канала. Одноканальные антенны работают в полосе частот 8 МГц. Диапазонные антенны, предназначенные для приема нескольких каналов, работают еще в более широкой полосе частот. Полное представление о свой­ствах антенны можно получить только в том1 случае, если известны ее пара­метры во всей рабочей полосе частот, т. е. частотные характеристики. Напри­мер, частотная характеристика коэффициента усиления позволяет судить о том, как меняется ЭДС на клеммах антенны в полосе частот телевизионного канала, частотная характеристика входного сопротивления определяет изменение от­дачи мощности из антенны в фидерную линию и т. д. Поэтому измерение пара­метров антенн производится, как правило, на нескольких частотах — не менее чем на трех частотах при испытаниях одноканальных антенн (на средней и крайних частотах рабочего канала) и не менее чем на пяти-шести частотах равномерно распределенных в рабочей полосе частот при испытаниях много­канальных и диапазонных антенн.

Диаграмма направленности. Значение ЭДС, наведенной в антенне электро­магнитным полем, зависит от направления прихода радиоволны, что позволяет ослабить помехи, которые приходят с направлений, отличных от направления прихода полезного сигнала. Направленными свойствами обладают в той или иной мере все антенны, включая самые простые. Всенаправленных телевизион* ных антенн, т. е. таких антенн, которые одинаково принимают со всех направ­лений в пределах полного телесного угла в 360°, не существует.

В наименьшей степени направленные свойства выражены у простейшей антенны — симметричного вибратора, состоящего из двух коротких прямолиней­ных проводников одинаковой длины, разделенных зазором. Предположим, что симметричный вибратор расположен горизонтально, т. е. так, как это необхо­димо для приема горизонтально поляризованных волн. Проведем мысленно две плоскости — вертикальную, проходящую через середину вибратора перпен­дикулярно его оси, и горизонтальную, проходящую· через ось вибратора. В вер­тикальной плоскости вибратор направленностью не обладает — с какого бы направления, лежащего в этой плоскости, ни пришел сигнал, ЭДС на клеммах вибратора будет оставаться одной и той же. В горизонтальной плоскости виб­ратор обладает направленными свойствами, однако они выражены относительно слабо. На клеммах вибратора ЭДС становится близкой к нулю только в пре­делах небольшого угла, прилегающего к оси антенны. В связи со слабой на­правленностью симметричный вибратор не обеспечивает значительного ослаб­ления отраженных сигналов.

Более направленными являются антенны типа «волновой канал». Они при­нимают сигналы в пределах относительно небольшого угла и позволяют эффек­тивно ослаблять отраженные сигналы, приходящие с направлений, отличных от направления прихода основного сигнала.

Для оценки направленных свойств приемных антенн производится измере­ние характеристик направленности, представляющих собой зависимость ЭДС на клеммах антенны от угла прихода сигнала. Графическое изображение харак­теристики направленности называется диаграммой направленности, которая дает наглядное представление о направленных свойствах антенны. При построении диаграммы направленности максимальное значение ЭДС условно принимается равным единице. Такие диаграммы направленности, называемые нормированными, удобны для сравнения различных антенн по их направлен­ным свойствам. Методика нормирования и построения диаграмм направлен­ности по результатам измерений изложена в гл. 8.

На практике нет необходимости строить пространственные диаграммы на­правленности, которые характеризовали бы направленные свойства антенны во всем teлecнoм угле в 360°. Достаточно полное представление о направленных свойствах антенны дают диаграммы, показывающие, как зависит ЭДС на клеммах антенны от направления прихода сигнала в двух плоскостях — гори­зонтальной 1 и вертикальной 2, проведенных так, как показано на рис. 15. Такие диаграммы называют диаграммами направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Построение диаграмм направленности производится либо в полярных, либо в прямоугольных (декартовых) координатах. В полярных координатах диа­грамма направленности более наглядна, в прямоугольных — более удобна для различного рода расчетов. Рассмотрим, для примера построенную в полярных координатах диаграмму направленности антенны типа «волновой канал» в го­ризонтальной плоскости (рис. 16). Координатная сетка состоит из двух систем линий. · Одна система линий представляет собой концентрические окружности с центром в начале координат. Окружности наибольшего радиуса соответствует максимальная ЭДС, значение которой условно принято равным, единице, а ос­тальным окружностям — промежуточные значения ЭДС от единицы до нуля. Другая система линий, образующих координатную сетку, представляет собой

Рис. 16

пучок прямых, которые делят центральный угол в 360° на равные части. В на­шем примере этот угол разделен на 36 частей по 10° в каждой. При построении более направленных диаграмм, требующих повышенной точности построения, центральный угол можно· разделить, например, на 72 или 144 части по 5 или 2,5° в каждой.

Положим, что радиоволна приходит с направления, показанного на рис. 16 стрелкой (угол 10°). Из диаграммы направленности видно, что этому направ­лению прихода радиоволны соответствует максимальная ЭДС на клеммах антенны. При приеме радиоволн, приходящих с любого другого направления, ЭДС на клеммах антенны будет меньше. Например, если радиоволны приходят под углами 30 и 330° (т. е. под углом 30° к оси антенны со стороны директо­ров), то значение ЭДС будет равно 0,7 максимальной, под углами 40 и 320° —

0,       5 максимальной и т. д.

На диаграмме направленности (рис. 16) видны три характерные обла­сти— 2 и 3. Область 1, которой соответствует наибольший уровень приня­того сигнала, называют основным, или главным, лепестком диаграммы направ­ленности, а направление^ соответствующее максимальному уровню сигнала,— максимумом главного лепестка диаграммы направленности. Области 2 и 3, находящиеся со стороны рефлектора антенны, носят название задних и боковых лепестков диаграммы направленности. Наличие задних и боковых лепестков «свидетельствует о том, что антенна принимает радиоволны не только спереди (со стороны директоров), но и сзади (со стороны рефлектора), что снижает помехоустойчивость приема. В связи с этим при настройке антенны стремятся уменьшить число и уровень задних и боковых лепестков.

Описанную диаграмму направленности, характеризующую зависимость ЭДС на клеммах антенны от направления прихода радиоволны, часто называют диа­граммой направленности по «полю», так как ЭДС пропорциональна напряжен­ности электромагнитного поля в точке приема. Возведя в квадрат ЭДС, соот­ветствующую каждому направлению прихода радиоволны, можно получить диаграмму направленности по мощности (пунктирная линия на рис. 17).

Для численной оценки направленных свойств антенны пользуются поня­тиями угла раствора φ основного лепестка диаграммы направленности и уровня задних и боковых лепестков у. Углом раствора основного лепестка диаграммы направленности называют угол, в пределах которого ЭДС на клеммах антенны спадает до уровня 0,7 от максимальной. Угол раствора можно также опреде­лить пользуясь диаграммой направленности по мощности, по ее спаду до уровня 0,5 максимальной (угол раствора по «половинной» мощности). В обоих «случаях численное значение угла раствора получается, естественно, одним и тем же. Иногда под углом раствора подразумевают другой угол, а именно тот, в пределах которого основной лепесток диаграммы направленности спа­дает до нуля (угол раствора по «нулям» основного лепестка). Если уровень, по которому определен угол раствораt не указан, то следует понимать угол по уровню 0,7 ЭДС (или 0,5 мощности). В нашем примере (см. рис. 16) угол раствора по уровню 0,7 ЭДС составляет 60° (по 30° в каждую сторону от оси антенны), а по «нулям»—140°. Чем меньше угол раствора, тем лучше направ­ленные свойства антенны. Для антенны типа «волновой канал» угол раствора уменьшается с увеличением числа директоров.

Источник: Капчинский JI. М., Конструирование и изготовление телевизионных антенн.— 2-е изд., стереотип.— М.: Радио и связь, 1995.— 00 с.: ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1216).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты