• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Використовуваних радіочастот

Першим технічним застосуванням радіоелектроніки було передавання інформації на відстань за допомогою електромагнітних хвиль, або радіохвиль. Для його здійснення треба, утворити канал радіозв'язку, що складається з радіопередавача, середовища, в якому поширюється радіосигнал, і радіоприймача (рис. 8.1).

Основними фізичними процесами в каналі зв'язку є: генерація високочастотного коливання; перетворення сигналу повідомлення на електричну форму і здійснення ним модуляції високочастотного коливання; випромінювання модульованого високочастотного сигналу передавальною антеною у відкритий простір у вигляді радіохвилі; приймання корисного сигналу приймальною антеною на (фоні численних завал: виділення з них корисного сигналу; його підсилення і перетворення на форму, зручну для використання.

Залежно від способу перетворення повідомлень на електричні сигнали їх перетворювачами можуть бути телеграфний ключ при радіотелеграфному способі зв'язку, мікрофон при телефонії та радіомовленні, телевізійна передавальна трубка для перетворення зображень, електричні датчики спеціального призначення для передавання повідомлень про будь-які неелектричні величини або процеси. Частота високочастотного сигналу, який модулюють сигналом повідомлення, залежить від спектрального складу останнього, способу модуляції й умов поширення радіохвиль у просторі. В сучасних каналах радіозв'язку по кабельних і світловодних мережах передавання сигналів можна здійснювати без випромінювання у відкритий простір.

У приймальній антені сигнал радіостанції, на носійну частоту якої настроєно радіоприймач, створює струми високої частоти. Проте випромінювання решти радіостанцій, а також широкосмугові атмосферні, космічні, промислові та побутові випромінювання створюють у приймальній антені численні додаткові струми. Отже, основним завданням оброблення сигналу на приймальному кінці каналу зв'язку є виділення підсилення, перетворення на сигнали повідомлення (демодуляція) і форму, зручну для подальшого використання. Такою формою можуть бути надрукований текст, звук, зображення на екрані, цифри або текст на дисплеї, графіки, побудовані самописними приладами, керувальні сигнали для виконавчих механізмів тощо.

Рис. 8.1. Структура каналу радіозв'язку

Однією з основних властивостей систем радіозв'язку і радіомовлення є їхня багатоканальність, яка забезпечується модуляцією і рознесенням носійних частот, тобто через одне й те саме середовище (або по одній лінії зв'язку) одночасно передається інформація по кількох незалежних каналах зв'язку. Кожен із цих каналів характеризується носійною частотою і смугою частот навколо неї, яку він займає. Ширина цієї смуги залежить від інформативності каналу, тобто від кількості інформації, що передається за одиницю часу. Таким чином, на спільній шкалі радіочастот для кожного каналу зв'язку виділено певну смугу частот, а капали, смуги частот яких межують між собою, називають сусідніми каналами. Для зручності всю шкалу радіочастот поділено на діапазони з урахуванням деяких особливостей поширення і властивостей окремих ділянок електромагнітного спектра.

Розподіл радіохвиль за діапазонами досить умовний і різкої межі між сусідніми діапазонами немає: особливості одного діапазону досить плавно трансформуються в особливості сусіднього. Проте особливості поширення радіохвиль у навколишньому середовищі з урахуванням властивостей земної кори та стану атмосфери значною мірою визначають використання того чи іншого діапазону для потреб передачі й оброблення інформації. Міжнародними угодами прийнято розподіл радіохвиль за діапазонами згідно з декадним принципом, який ілюструє табл. 8.1.

Атмосфера Землі є неоднорідною газовою оболонкою, в якій можна ви ліпити по висоті три характерні частини (рис. 8.2): тропосферу (до 50 км), стратосферу (до 90 км) та іоносферу. Останню утворюють іонізовані пш дією сонячного і космічного випромінювання шари розріджених газів . Рівні іонізації залежать від часу доби та року, географічної широти і процесів, що відбуваються на Сонці.

В іоносфері розрізняють три області (D, E, F), в кожній з яких відбуваються свої іонізаційні процеси. Наприклад, удень область F розщеплюється на дві – нижню F₁ та верхню F₂ , влітку іонізація всіх шарів іоносфери збільшується, а шару F₂ – зменшується.

Таблиця 8.1

Рис. 8.2. Поширення радіохвиль різної довжини у просторі

Крім відносно стабільних шарів іонізації, в іоносфері спостерігається ще спорадична іонізація, що виникає випадково в окремих її ділянках, наприклад унаслідок метеорних явищ.

Поширення радіохвиль у просторі супроводжується такими явищами: як відбиття, розсіяння, поглинання, заломлення, дифракція, інтерференція.

Поширення радіохвиль може відбуватися двома шляхами (рис. 8.2): поверхневим променем 1, який огинає поверхню Землі завдяки дифракції, і просторовим променем, який може одноразово (2) або багаторазово (3) відбиватися від іоносфери та поверхні землі. Яким із цих шляхів радіс хвилі досягають місця розташування приймальної антени, залежить від стану іоносфери, властивостей поверхні Землі, а також від носійної частоти радіосигналу.

При поширенні радіохвиль поверхневим променем вони взаємодіють з поверхнею Землі. Остання за електричними властивостями є напівпровідником, провідність якого залежить від частоти струму. Радіохвилі наводять у поверхні Землі індукційні струми, значення яких збільшується із зростанням частоти, тобто з підвищенням частоти зростає згасання і зменшується віддаль поширення радіохвиль. Коли ж довжина хвилі стає сумірною з розмірами окремих об'єктів на Землі, дифракція спадає і на поширення радіохвиль починає впливати їх відбиття від елементів поверх Землі та будівель. Характер взаємодії радіохвиль з поверхнею Землі ускладнюється через її неоднорідності (простори океанів, пустель, лісів

Просторовий промінь радіохвиль взаємодіє з іоносферою, внаслідок чого вільні електрони під дією електромагнітного поля починають коли ватися з його частотою й утворюють змінні струми. Електрони, що руха ються, зіштовхуються з нерухомими іонами і віддають їм частину енергії, яку вони одержали від радіохвиль. Чим менша частота коливань, тим більший за період шлях проходить електрон і тим більше за цей час зіткнень у нього відбудеться з іонами, що зумовлює збільшене поглинання енергії радіохвиль.

Фізично процес відбиття від іоносфери можна уявити так: наведені в іоносфері струми створюють власне електромагнітне поле, яке, додаючись до поля хвилі, що падає, спричинює її відбиття в напрямку.Землі.

Відбиття від іоносфери можна пояснити також з позиції заломлення радіопроменя під час проходження в шарах іоносфери, де поступово зменшується діелектрична проникність (збільшується концентрація електронів). Якщо заломлений радіопромінь встигне зайняти горизонтальне положення нижче шару з максимальною концентрацією вільних електронів, то, продовжуючи заломлюватись, він спрямовується в напрямку Землі (див. рис. 8.2, промінь 4). У протилежному разі радіопромінь виходить у космічний простір і на Землю не повертається.

Кілометрові хвилі помітно дифрагують, порівняно слабко поглинаються земною поверхнею і поширюються переважно поверхневим променем на віддалі до 3000 км. В іоносфері вони швидко згасають. Однак уночі, коли концентрація електронів у шарі F зменшується, кілометрові хвилі можуть відбиватися від іоносфери та поширюватися просторовим променем на віддалі понад 3000 км.

Гектометрові хвилі досить швидко згасають унаслідок поглинання земною поверхнею. Їхня дифракція проявляється слабко і тому гранична відстань зв'язку на цих хвилях не перевищує 1000 км. Уночі ж їхнє відбиття від шару Е іоносфери стає значним і просторовий промінь забезпечує стійкий радіозв'язок на відстані до 4000 км.

Однією з особливостей електромагнітного поля кіло- та гектометрових хвиль поверхневого променя є практично вертикальна його поляризація. Поздовжня електрична компонента хвилі, що поширюється над поверхнею Землі, дуже мала і її впливом можна знехтувати. Це враховується при проектуванні антен для названих діапазонів електромагнітних хвиль.

Декаметрові хвилі поширюються просторовим променем. Поверхневий промінь декаметрових хвиль унаслідок сильного поглинання поширюється лише на кілька десятків кілометрів. До того ж їхня дифракція вираже-на дуже слабко. Умови поширення декаметрових хвиль істотно залежать від частоти в межах діапазону та концентрації електронів у різних шарах іоносфери. З переходом до більш коротких хвиль заломлення їх в іоносфері зменшується. На декаметрових хвилях немає поляризаційних обме-жень, але горизонтальна поляризація має деякі переваги через те, що такі хвилі мають кращі умови відбиття від поверхні Землі під малими кутами, Концентрація електронів в Іоносфері залежить від сонячної активності. тому в межах діапазону декаметрових хвиль виділяють частоти для ден-них і нічних сеансів зв'язку. Наприклад, до денних відносять хвилі зав-довжки від 10 до 25 м, які добре відбиваються шаром F та слабко погли-ться шаром Е. Вночі ж, коли концентрація електронів в іоносфері зменшується, денні хвилі виходять у космічний простір. Нічні хвилі ле жать у діапазоні від 35 до 100 м. Хвилі завдовжки від 25 до 35 м викорис товують вранці й увечері.

Навіть мала потужність радіопередавальних пристроїв на коротких хвилях може забезпечувати зв'язок на відстань, що перевищує 5000 км. Однак для зв'язку на декаметрових хвилях характерними є зони мовчання і зони завмирання сигналів. Якщо, наприклад, поверхневий промінь 1 (див рис. 8.2) поширюється лише до точки А, а просторовий промінь 2 від тієї самої станції починає прийматися після точки В, то проміжок між А і В для цієї частоти буде зоною мовчання, тому що за будь-яких умов прийняти такий сигнал на цьому проміжку неможливо. Із зменшенням довжини хвилі зони мовчання розширюються, оскільки відстань приймання поверхневим променем скорочується, а просторовий промінь заломлюється іоносферою з орієнтацією на Землю при менших кутах падіння.

Завмирання сигналів в точці В зумовлюються інтерференцією кількох просторових променів від однієї станції, які прийшли в точку приймання різинми шляхами, тобто з різними фазами. Наприклад один промінь може бути поверхневим, а інший – просторовим або один промінь – після одноразового відбиття (промінь 2), а інший (промінь 3) – після багаторазового. Через те, що умови поширення променів змінюються довільно, сигнали в точці приймання можуть бути у фазі, у протифазі або в будь-якому довільному співвідношенні фаз. Це є причиною флуктуацій та завмирання сигналів. Для боротьби з цим явищем застосовують автоматичне регулювання підсилення (АРП) в радіоприймачах і приймання на кілька рознесених у просторі антен.

Метрові хвилі в межах Землі поширюються лише поверхневим променем 5 (див. рис. 8.2) на відстані прямої видимості. Ці хвилі не відбиваються іоносферою, не огинають Землю та перешкоди на своєму шляху, дуже сильно поглинаються поверхнею. Відстань зв'язку при цьому визначається тільки висотами приймальної та передавальної антен і може бути визначена за формулою

, (8.1)

де H₁, Н₂ –висоти антен над поверхнею Землі; R₃ –їїрадіус.

Однак метровий діапазон є найбільш інформаційно містким з усіх розглянутих. Лише в цьому діапазоні можна забезпечити широкосмугову пере' дачу сигналів (наприклад, телевізійних) при великій кількості одночасно працюючих каналів. Тому для використання цього діапазону буду радіорелейні лінії зв'язку, ретрансляційні станції, в тому числі на штучну супутниках зв'язку. Властивість метрових хвиль поширюватись тільки прямолінійно застосовується в радіолокації та радіонавігації, проходження їх крізь іоносферні шари без відбиття і заломлення лежить в основі побудов зв'язку з космічними об'єктами, в тому числі з міжпланетними станціями.

Останнім часом для зв'язку широко використовуються досягнення оптоелектроніки, а також рентгенівські промені для передачі інформації.

Антени

Антена є проміжною ланкою між радіопристроєм – приймачем або передавачем – і навколишнім середовищем. Вона є відкритим коливальнім контуром із розосередженими параметрами і виконує функції перетворювача електромагнітної енергії з однієї форми на іншу, тобто трансформатора. Передавальна антена, до якої підведено енергію від передавача у вигляді високочастотного електричного струму, збуджує в просторі електромагнітне поле, еквівалентне електричному сигналу, що передається. Дуже незначна частина енергії цього поля, яка, поширюючись у відкритому просторі, досягає місця розташування приймальної антени, створює в ній електрорушійну силу, достатню для подальшого підсилення та відтворення сигналу.

Як і всі технічні пристрої, побудовані на використанні явища електромагнітної індукції, антени мають властивість оборотності, тобто передавальна антена може бути приймальною і навпаки. В пристроях радіолокації, наприклад, одна й та сама антена і випромінює, і приймає сигнали. Основні параметри антен теж мають властивість оборотності. Проте між передавальною та приймальною антенами є й суттєва різниця. Приймальна антена може бути як настроєною (резонансною), так і ненастроєною на частоту сигналу, що приймається. Передавальна ж антена майже завжди резонансна, оскільки для ефективного випромінювання частота власних коливань антени має збігатися з частотою сигналу в ній.

Однією з основних вимог до антени є не просто здатність випромінювання, а така передача енергії в простір, яка відповідає деяким технічним завданням. Наприклад, при радіомовленні випромінювання має бути однаковим у всіх напрямках, а для двобічногонедоречно розсіювати марно енергію в усіх напрямках, і в антені створюють такі умови, щоб енергія випромінювалась вузьким променем тільки в тому напрямку, в якому розташовано радіоприймач.

Основні технічні вимоги до антени можна задати кількісно за допомогою деяких параметрів. Одним з основних параметрів антени, що кількісно характеризує її спрямованість, є коефіцієнт спрямованої дії (КСД). Цей Параметр увів О.О. Пістолькоре. Для визначення КСД порівнюють конкретну антену з ідеалізованою (ізотропною) антеною, яка випромінює в усіх напрямках однаково.

Якщо дві антени випромінюють у простір ту саму потужність, то КСД атени, що розглядається, визначається як співвідношення

, (8.2)

де П_а – густина потоку енергії, яка випромінюється в довільному напрямку; П_о – густина потоку енергії ізотропної антени; F(β,α) – нормована характеристика спрямованості антени.

Графічне зображення в просторі або в будь-якій площині функції Нор мованої характеристики спрямованості антени називають її діаграмою спрямованості. Будують діаграми спрямованості, як правило, в полярних координатах.

Якщо значення Па визначається в напрямку максимального випромінювання антени, то її максимальний КСД

. (8.3)

Антена навантажує вихідний каскад радіопередавача як елемент його вихідного кола опором, який в загальному випадку визначається так:

, (8.4)

Де Z_вх– сумарний опір випромінювання, що визначається інтегруванням вектора Пойтінга; R_втр – еквівалентний опір втрат; jХ_А –сумарний реактивний опір антени.

Для резонансних антен =0.

Виходячи з (8.4), корисно ввести також поняття добротності, смуги пропускання і частотної характеристики антени, які аналогічні визначеним раніше для коливального контуру.

Формула (8.4) визначає вхідний опір антени для випадку, коли можна виміряти струм на ЇЇ вході. Якщо ж виникає питання про потужність випромінювання або про потужність втрат, то їх знаходять множенням Rz і відповідно ReTp на половину квадрата амплітуди вхідного струму:

. (8.5)

Розглянуті випадки стосуються лише живлення антен від двопровід-них ліній до яких можна застосувати поняття теорії електричних кіл. У разі приєднання антени за допомогою довгої лінії (наприклад, хвилеводу) поняття вхідного опору вживається лише умовно. В регулярній частині хвилеводу існує тільки поле основного типу й опором його в поперечному перерізі може бути відношення поперечних компонентів напруженостей ЕтаН цього поля. Роль вхідного опору антени тут відіграє ошр навантаження, який залежить також від довжини відрізка з'єднувальної лінії.

Передавальну антену як споживача енергії характеризують ККД

. (8.61)

Параметри D й η визначають узагальнений параметр передавально1 антени, який називають коефіцієнтом підсилення

. (8.7)

Незважаючи на те, що відносно антен діє принцип взаємності, тобто їхні основні параметри ідентичні як у режимі передачі, так і в режимі приймання, роботу приймальної антени як еквівалентного генератора характеризують додатковими, специфічними тільки для неї, параметрами: потужністю , яку вона віддає радіоприймачу, та ефективною поверхнею А (для лінійних антен кіло- і гектометрових хвиль замість параметра А користуються поняттям дієвої висоти антени ). Ці параметри мають безпосередній зв'язок із КСД та коефіцієнтом підсилення антени. Можна довести, що максимальна потужність, яку антена віддає радіоприймачу в узгодженому режимі, визначається так:

. (8.8)

де Е_m – напруженість поля поблизу приймальної антени; W₀ – хвильовий опір вільного простору.

Ефективна поверхня антени пов'язана з КСД таким виразом:

. (8.9)

Для антен поверхневого типу величина А пропорційна площі їхньої геометричної поверхні і за деяких умов не залежить від довжини хвилі λ. Отже, для здобуття збільшеної спрямованості антен треба або збільшувати їхні розміри, або зменшувати довжину хвилі.

Основні параметри антен суттєво впливають не тільки на проходження корисних сигналів по каналу зв'язку, а й на його завадозахищеність. Завади радіоприйманню створюють грозові, космічні, індустрійні випромінювання, сторонні радіостанції, внутрішні теплові шуми та шуми антени. В звичайних умовах потужність сигналу в приймальній антені має бути значно більшою за сумарну потужність усіх завад.

Власні теплові шуми переважають над зовнішніми лише на декаметрових хвилях. Починаючи з хвиль метрового діапазону основними є зовнішні завади. У спрямованих антенах потужність зовнішніх завад значно знижується порівняно з аналогічними антенами з круговою діаграмою спрямованості. Тому з двох параметрів, що входять у вираз (8.7), кожен має переважне значення за різних умов. Якщо внутрішніми завадами порівняно з зовнішніми можна знехтувати, то співвідношення сигнал завада не залежить від ККД антени, а залежить лише від її КСД D. В цих випадках можна застосовувати антени з дуже малим ККД (близько 5...6 %). Однак, наприклад, у радіорелейних лініях внутрішні завади значно перевищують зовнішні. Тоді співвідношення сигнал/завада можна вважати пропорційним коефіцієнту підсилення антени. За цих умов підвищення ККД антени так само важливе, як і підвищення її КСД.

Сучасні антени досить різноманітні за конструкціями і виконуваними Функціями. Конструкції та властивості антен визначаються діапазонами частот, для роботи в яких вони призначені, і тими специфічними завдац нями, які за допомогою їх вирішують. Наприклад, розміри антен кіло- та гектометрових хвиль завжди менші за довжину хвилі, а в діапазонах декаметрових і метрових хвиль розміри антен сумірні з довжиною хвилі або значно її перевищують. Антени для радіомовлення мають кругову діаграму спрямованості, а для радіолокації – плоску або голкоподібну тощо. Різняться антени також зовнішнім виглядом. Будують антени стрижневі і дротяні, дзеркальні й рупорні, лінзові та щілинні, діелектричні і спіральні тощо.

Різноманітні типи антен можна класифікувати за різними ознаками Наприклад, Існує класифікація антен за діапазонами радіохвиль: міріаметрові, кілометрові, гектометрові, декаметрові, метрові, дециметрові сантиметрові та міліметрові. Така класифікація застосовується при проектуванні антен, вона дає змогу виділити перш за все конструктивні ознаки антен різних діапазонів, їхні особливості, зумовлені характером поширення радіохвиль. Можна класифікувати антени за призначенням: антени для радіозв'язку, радіомовлення, телевізійні, радіолокаційні, радіоастрономічні тощо. Це буде класифікація з позиції інженера-експлуатаційника.

З позиції фізиків зручніше класифікувати антени за принципом конструктивної побудови, тобто за розташуванням в антені джерел випромінювання і характером їх збудження. Отже, за цими ознаками будемо розрізняти елементарні (точкові), лінійні, поверхневі й об'ємні антени. На рис. 8.3 показано деякі антени, які є представниками цих типів.

Найпростішими є елементарні антени, які можуть розглядатися як електричні або магнітні диполі Герца – нерезонансні антени, довжина яких , та як симетричні пївхвильові вібратори – резонансні антени, довжина яких .

Як відомо, електричним диполем Герца є малий (завдовжки h) порівняно з довжиною хвилі λ елемент струму з різнойменними коливальними зарядами на кінцях. Отже, серед реальних антен такими наближеннями до електричного диполя Герца є: штирова антена над електропровідною (рис. 8.3, а), що найчастіше використовується як збуджувач хвилеводів; штирова приймальна антена (рис. 8.3, б), яка може застосовуватися, наприклад, як телескопічна антена на автомобілях або у переносних радіоприймачах; Т-подібна антена (рис. 8.3, в) передавальної станції, що працює в кілометровому діапазоні хвиль. Загальною для всіх цих антен є умова

h<<λ (8.10)

при наявності близько розташованої відбивної провідної поверхні. Завдяки цьому всі вони випромінюють фактично лише вертикальну складову струму й антена поводить себе як вертикальний електричний диполь Герца з круговою діаграмою спрямованості.

Магнітний диполь Герца – це малий порівняно з довжиною хвилі замкнений контур струму провідності з площею S. Аналогом такої антени є магнітний збуджувач хвилеводів (рис. 8.3, г), рамкова антена (рис. 8.3, д) і магнітна стрижнева антена (рис. 8.3, е).

Рис 8.3. Приклади конструктивної побудови антен деяких типів

Останні дві використовують Як приймальні в діапазонах кіло- та гектометрових хвиль. їхня особливість полягає в тому, що вони мають спрямовану дію і можуть застосовуватися як додатковий засіб боротьби зі спрямованими завадами під час радіоприймання (наприклад, досить потужна передавальна станція, що працює на сусідньому каналі).

Рамкові антени можуть бути прямокутними та круглими. У поєднанні зі штировими антенами їх можна використовувати для радіопеленгування. У шкільній практиці такі антени застосовуються на радіозмаганнях які дістали назву "полювання на лисиць". Магнітні антени виготовляють намотуванням на циліндричні або прямокутні феритові стрижні і застосовують у побутових радіоприймачах.

Симетричний півхвильовип вібратор (рис. 8.3, е) може одночасно розглядатись і як елементарна антена, і як лінійна антена з неперервним розподілом джерел випромінювання. Це резонансна передавальна антена. При горизонтальному розташуванні максимум її діаграми спрямованості перпендикулярний до площини вібратора.

Електричні вібратори як самостійно, так і в складі різноманітних поверхневих ліній та дзеркальних антен, використовуються в усьому діапазоні радіохвиль. На кіло- і гектометрових хвилях у зв'язку з їхньою великою довжиною найчастіше застосовують несиметричні вібратори, тобто такі, в яких використовуються відбивні електричні властивості поверхні Землі. На рис. 8.3, ж показано випромінювальну мачту-антену, що спирається на ізолятор і є несиметричним ненавантаженим вібратором над відбивною поверхнею.

На декаметрових хвилях застосовуються горизонтальні симетричні вібратори з мідного дроту, закріплені на опорах за допомогою ізоляторів Однак, на відміну від гектометрових, декаметрові вібратори в різні періоди добипрацюють на різних хвилях, тобто є діапазонними. Для доброго узгодження з радіопередавачем у всьому діапазоні такі вібратори виготовляють у вигляді кількох паралельних дротів, що утворюють у простор: циліндр (рис. 8.3, з). Ці вібратори називають вібраторами Наденеика.

В антенах метрових, дециметрових та сантиметрових хвиль вібратори виконують у вигляді жорстких стрижнів, іноді трубчастих. Для доброго узгодження з коаксіальним кабелем живлення зручно застосовувати шлейф-вібратор Пістолькорса (рис. 8.3, и), який складається з двох з'єднаних кінцями півхвильових вібраторів.

Для значного підвищення КСД з симетричних півхвильових вібраторі утворюють поверхневі антени з дискретно-неперервним розподілом випромінювачів (рис. 8.3, і) та лінійні антени типу «хвильовий канал», що працюють переважно в діапазонах метрових і дециметрових хвиль (рис. 8.3, ї). Останні антени належать до антен біжної хвилі.

Уперше таку антену запропонували японські інженери Уда та Ягі, ім’ям яких її і названо. Її ще називають директорною, тому що вона складається з активного симетричного вібратора 2, відбивача (рефлектора) 1 і кількох напрямних (директорів) випромінювання 3. Під впливом випромінювання активного вібратора в директорах наводяться високочастотні струми, які утворюють власні випромінювання. Якщо відстані між активним вібратором та директорами такі, що всі випромінювання в них синфазні то вони додаються в напрямку осі антени, створюючи досить вузьку діаграму спрямованості. Для того щоб уникнути заднього випромінюваная в напрямку мінімуму діаграми спрямованості на відстані приблизно λ/4 від випромінювача встановлюють рефлектор, в якому під дією первинного випромінювання теж індукуються струми, але їхні поля протифазні тим, які створюються первинним випромінюванням, і компенсують останні. З урахуванням взаємодії та внесених взаємних реактивних провідностей довжини директорів і рефлекторів трохи відрізняються від резонансних.

Директорці антени широко застосовуються як для приймання телевізійних програм, так і для побудови складних радіолокаційних антен метрового та дециметрового діапазонів.

До поверхневих антен з неперервним розподілом випромінювачів можна віднести рупорні, лінзові, дзеркальні антени (рис. 8.3, й,к,л). У розкриві всіх цих типів антен утворюється плоска синфазна однорідна хвиля (в разі формування голкоподібної діаграми спрямованості) або хвиля із заданим законом розподілу фаз. Властивості таких антен розглядаються на підставі властивостей елемента Гюйгенса. Основною їхньою властивістю є те, що спрямованість антен у кожній з площин тим більша, чим більшим є лінійний розмір розкриву в цій площині відносно довжини хвилі. Такі антени використовують переважно в дециметровому, сантиметровому і міліметровому діапазонах.

Представниками антен з неперервним об'ємним розподілом випромінювачів є спіральна (рис. 8.3, м) і діелектрична (рис. 8.3, н) антени. Це антени біжної хвилі, але, на відміну від розглянутої вище директорної антени, в цих антенах випромінювання поляризоване по колу. Такі антени знаходять переважне застосування в літальних апаратах (літаки, ракети), які під час виконання маневру змінюють своє положення у просторі.

Для транспортування радіочастотного сигналу від радіопередавача до антени та від антени до радіоприймача використовують фідери, або довгі лінії. Довгими їх називають тому, що довжина фідера може бути не тільки сумірною з довжиною хвилі, а й в деяких випадках навіть набагато перевищувати її. Конструкція фідера залежить від довжини хвилі та діапазону виль, в яких він застосовується.

Відкриті двопровідні лінії (рис. 8.4, а, б) використовують на хвилях, доввжина яких перевищує 5 м. При коротших хвилях такі фідери починають випромінювати, тобто перетворюються на антени.

Фідер у вигляді коаксіального кабелю (рис. 8.4, в) добре екранований і може застосовуватись навіть у діапазоні дециметрових хвиль.

Хвилеводи використовують в основному в діапазонах сантиметрових міліметрових хвиль. Річ у тім, що поширення електромагнітної енергії у хвилеводі можливе лише на хвилях, довжина яких менша за деяке критичне значення, яке визначається геометричними розмірами хвилеводу.

Рис. 8.4. Приклади конструктивної побудови фідерів деяких типів

Це значить, що для більш довгих хвиль, ніж сантиметрові, геометричні розміри хвилеводів стають конструктивно неприйнятними. На практиці застосовуються прямокутні (рис. 8.4, г), круглі (рис. 8.4, д), П-подібні (рис. 8.4, е), а також Н-подібні (рис. 8.4, є) хвилеводи.

Крім розглянутих, останнім часом досить широке використання знаходять смужкові лінії, діелектричні хвилеводи, світловоди. Ці фідери добре конструктивно узгоджуються з радіоелементами інтегрального виконання [13].

Читайте також:

1. ВПРАВА 6. Запишіть українською мовою наведені нижче тексти оголошень, використовуваних у науковому спілкуванні фахівців.
2. ЕЛЕКТРИЧНІ І МАГНІТНІ ПОЛЯ ТА ЕЛЕКТРОМАГНІТНІ ВИПРОМІНЮВАННЯ ПРОМИСЛОВОЇ ЧАСТОТИ І РАДІОЧАСТОТНОГО ДІАПАЗОНУ
3. Електромагнітні випромінювання радіочастотного діапазону
4. Захист від електромагнітних випромінювань радіочастотного діапазону
5. Збір за користування радіочастотними ресурсом.
6. Перелік і характеристика використовуваних приладів та перевірка регулятора

Переглядів: 2251