Антена - радіотехнічне пристрій, призначений для випромінювання і прийому електромагнітних хвиль.
За характером використання антени діляться на:
Передающаяантенна - пристрій, призначений для перетворення енергії модульованих коливань радіочастоти передавача в енергію електромагнітних хвиль, випромінюваних в заданому напрямку.
Пріемнаяантенна - пристрій, призначений для перетворення прийнятої енергії електромагнітних хвиль з заданого напрямку в енергію коливань радіочастоти.
Основниеелектріческіехарактерістікіантенн
вхідний опір
Вхідний опір антени - повний опір (його активна і реактивна складові), що дорівнює відношенню ВЧ напруги в антені до току харчування антени:
Вхідний опір: залежить:
- від розташування клем, до яких підводиться лінія фідера від передавача;
- від провідників і різних об'єктів поблизу антени, що впливають на розподіл поля в просторі.
Коефіцієнт корисної дії
Коефіцієнт корисної дії антени - відношення випромінюваної потужності РІ до загальної потужності, що віддається передавачем в антену РА.
Коеффіціентусіленія антени
Коефіцієнт посилення антени - це відносна величина, що показує, наскільки велику напруженість поля створить дана антена в порівнянні з еталонною при однакових умовах виміру. Як еталон приймається полуволновой диполь або теоретичне пристрій - ізотропний випромінювач. Визначається виразом:
де Sефф - ефективна площа антени.
Коефіцієнт спрямованої дії
КНД - здатність антени концентрувати більшу частину енергії випромінюваних електромагнітних хвиль в деякому напрямку.
КНД визначається відношенням квадрата напруженості поля Е, создавемого антеною в заданому напрямку на відстані r. до квадрату середнього значення напруженості поля Еср. яке створювалося б в будь-якій точці на відстані r від абсолютно ненаправленої антени:
КНД є безрозмірною величиною, може виражатися в децибелах (дБ, дБи, ДБД). Для позначення КНД використовують латинську букву D (від англ. Directivity).
Зазвичай оперують значенням КНД D0 в напрямку максимального випромінювання антени, а для опису кутової залежності КНД використовують нормірованнуюдіаграмму спрямованості (ДН) антени по потужності. При цьому КНД стає мірою здатності антени концентрувати енергію електромагнітного випромінювання у вузькому промені. Згідно з визначенням, КНД однозначно пов'язаний з формою ДН антени.
Слід розрізняти КНД і коефіцієнт посилення (КУ) антени: КНД цілком і повністю визначається формою ДН антени і не враховує ККД антени і втрати на відбиття, тобто не враховує втрати енергії в елементах конструкції антени і об'єктах, розташованих в ближній зоні антени.
Діаграма спрямованості антени
Діаграма спрямованості антени - це графічне зображення коефіцієнта посилення антени або коефіцієнта спрямованої дії антени в полярній системі координат в залежності від напрямку антени в просторі.
Діаграма спрямованості (ДН) передавальної (приймальної) антени характеризує інтенсивність випромінювання (прийому) антени в різних напрямках в просторі. Для передавальної антени розглядають (ДН) за напруженістю поля або за рівнем його потужності. Напрямок максимального випромінювання - головний пелюстка антени, інші пелюстки (ДН) антени є побічними, в т.ч. і задній пелюстка. Для зручності будують нормовані (ДН) в вертикальній і горизонтальній площинах. У нормованої діаграмі спрямованості величина головної пелюстки приймається за одиницю, інші пелюстки малюються пропорційно в масштабі щодо головного.
Діюча довжина антени
Діюча (ефективна) довжина антени характеризує здатність приймальної антени витягувати електромагнітну енергію з навколишнього простору і визначається відношенням ЕДС, наведеної в антені, до напруженості електричного поля в місці розташування прийомної антени:
де U - значення ЕДС на затисках антени, мВ;
Е - напруженість електричного поля в місці прийому, мВ / м.
Діюча довжина антени (lд, в метрах) пов'язана з коефіцієнтом посилення і вхідним опором антени таким чином [6. 1]:
lд = (l /3.14) (G * Ra / 73.1) ^ 0.5,
де l - середня довжина хвилі, м;
G - коефіцієнт посилення антени;
Ra - опір антени. Ом.
Діюча довжина півхвильового вібратора дорівнює:
lд = l / 3.14 = 0,32 * l (npu G = 1, Ra = 73,1 Ом).
У загальному випадку напруга на виході антени, узгодженої з приймачем, визначається як
де: U - значення ЕДС на виході антени, мкВ;
Е - напруженість електричного поля в місці прийому, мкВ / м.
Зазвичай поняття діючої довжини вводять для вібраторів з довжиною плеча lп<= 0.7l.
Ширина смуги пропускання
Ширина смуги пропускання - це смуга частот, в межах якої нерівномірність частотної характеристики не перевищує заданої. Ширина смуги пропускання тим більше, чим менше залежать від частоти коефіцієнт посилення і вхідний опір антени.
В точку прийому окрім прямої хвилі можуть приходити і відбиті від різних перешкод електромагнітні хвилі. Для виключення впливу таких хвиль на якість зображення прийомні телевізійні антени повинні володіти не тільки певними підсилювальними властивостями, але і мати досить низький рівень заднього і бічних пелюсток (високий коефіцієнт захисної дії). Вимоги до коефіцієнта захисної дії можуть бути знижені при прийомі телевізійних сигналів в сільській місцевості, де зазвичай відсутні інтенсивні відбиті хвилі і якість зображення в основному визначається величиною посилення антенно-фідерного пристрою.
У містах, де в місці прийому завжди є безліч відбитих хвиль, вибір антени визначається не тільки величиною КНД, але і коефіцієнтом захисної дії. Наприклад, поблизу телецентру, з точки зору необхідної потужності сигналу на вході телевізора, можна було б застосовувати найпростіші антени, однак для виключення відбитих хвиль приходиться використовувати більш складні спрямовані антени (найчастіше типу «хвильовий канал»).