Přednáška č. 8. Klasifikace antén a hlavní typy antén – online prezentace
Antény jsou RT zařízení určená pro
záření a příjem elektromagnetických vln.
• ZÁŘENÍ ELEKTROMAGNETICKÝCH VLN
• PŘÍJEM ELEKTROMAGNETICKÉHO
anténní anténa
VLNY
Přejde dál
chic
podavač
podavač
Recepce
přezdívka
4. KLASIFIKACE ANTÉN
• PODLE FUNKCE ROZSAHU
• PODLE POVAHY ZÁŘENÍ
ELEMENTY
• PODLE TYPU RADIOTECHNIKY
SYSTÉMY, VE KTERÝCH SE POUŽÍVÁ
ANTÉNA
5. PODLE FUNKCE ROZSAHU
• ANTÉNY DLOUHÉHO A STŘEDNÍHO DOSAHU
VLNY
• KRÁTKOLNÉ ANTÉNY
• ULTRA-KRÁTKLOVLNÉ ANTÉNY
6. PODLE POVAHY VYZÁVACÍCH PLOCH
PODLE POVAHY VYZÁVACÍCH PLOCH
• VIBRAČNÍ ANTÉNY
• SLOTOVÉ ANTÉNY
• PŘÍČNÉ A ANTÉNY
AXIÁLNÍ ZÁŘENÍ
• APERTOROVÉ ANTÉNY
• ANTÉNY S POVRCHOVÝMI VLNAMI
7. PODLE TYPU RADIOTECHNICKÉHO SYSTÉMU
PODLE TYPU RADIOTECHNICKÉHO SYSTÉMU
• ANTÉNY PRO RÁDIOVOU KOMUNIKACI
• ANTÉNY PRO ROZHLASOVÉ VYSÍLÁNÍ
• TELEVIZNÍ ANTÉNY
• ANTÉNY PRO RADIONAVIGACI
A RADAR
8. DLOUHÉ A STŘEDNÍ VLNNÉ ANTÉNY
ROZSAHY PRACOVNÍ FREKVENCE
•MYRIAMETR (EXTRA DLOUHÉ)
VLNY (l = 10…100 km)
•KILOMETROVÉ (DLOUHÉ) VLNY
(l = 1…10 km)
•HEKTOMETROVÉ (STŘEDNÍ) VLNY
(l = 100…1000 m)
9. KRÁTKOLNÉ ANTÉNY
ROZSAHY PRACOVNÍ FREKVENCE
• DEKAMETR (KRÁTCE)
VLNY (l =10…100 m)
10. ULTRA-KRÁTKLOVLNÉ ANTÉNY
ROZSAHY PRACOVNÍ FREKVENCE
•METROVÉ VLNY (l =1…10 m)
•DECIMETROVÉ VLNY (l = 10 cm … 1 m)
•CENTIFROVÉ VLNY (d = 1…10 cm)
•MILIMETROVÉ VLNY (l = 1…10 mm)
11. VLASTNOSTI DLOUHÝCH A STŘEDNÍCH VLNNÝCH ANTÉN
• vzhledem ke zvláštnostem distribuce ADHD, DV a
MW maximální vyzařování antén těchto rozsahů
musí směřovat podél povrchu země
•obvykle u SDV a DV přijatelná výška podpěr
je 150…250 m Některé CB antény
mají výšku až 350 a dokonce až 500 m V mikrovlnném dosahu může být výška antény srovnatelná
s vlnovou délkou a je obvykle rovna (0.15…0.63)l.
antény se vyrábějí ve formě anténních stožárů popř
anténní věže. Stanoví se výška podpěr antény
technické a ekonomické úvahy
12. VLASTNOSTI DLOUHÝCH A STŘEDNÍCH VLNNÝCH ANTÉN
• byly nalezeny ultradlouhé a dlouhovlnné antény
její uplatnění v radiotelegrafní komunikaci, in
navigace na velké vzdálenosti při přenosu signálů
přesný čas a středovlnné antény pro
rozhlasové vysílání, námořní komunikace.
• se používají jako vysílací antény
antény – stožáry různých typů s přípojkami
vysoký výkon, a jako přijímací vertikální asymetrické antény, rám
antény, antény s pohyblivou vlnou
13. VLASTNOSTI KRÁTKOVLNÝCH ANTÉN
VLASTNOSTI KRÁTKOVLNÝCH ANTÉN
• na krátkých vlnách je to poměrně jednoduché
postavit antény, které jsou větší než
vlnovou délku několikrát a určit
významné směrové vlastnosti
• podmínky
míjení
krátké
vlny
jsou určeny stavem ionosféry, proto pro
zajistit nepřetržité používání rádiové komunikace
antény pásmového typu
14.
• jako jednoduché krátkovlnné antény
použít
horizontální
symetrický
vibrátory, rozsahové vibrátory Nadenenko,
bočníkové vibrátory, úhel
Anténa Pistolkors, antény zenitového typu
15. VF ANTÉNY
16. VF ANTÉNY
AKTIVNÍ SMYČKOVÉ ANTÉNY
17. VLASTNOSTI ANTÉN VKV ROZSAHU
• v tomto rozsahu je možné postavit antény,
jejichž rozměry jsou ve srovnání s jejich délkou velké
vlny, což umožňuje vys
směrovost v přijatelných velikostech
• Také
použít VHF antény, rozměry
které jsou srovnatelné s vlnovou délkou (vibrátor,
štěrbina). používají se jako samostatné
antény nebo jako prvky složitějších (in
ve složení anténních polí, jako ozařovače
zrcadlové antény)
18. VLASTNOSTI ANTÉN VKV ROZSAHU
• podmínky
RRV
tohle
rozsah
klást zvýšené nároky
na mechanické vlastnosti
antény, na sílu, hmotnost, plochu plachty
(satelitní antény, radiorelé
připojení)
Anténa (z lat. antemna – stožár, dvůr), měnič vlnového pole; v tradičním smyslu zařízení, které vysílá (vysílací anténa) a (nebo) přijímá (přijímací anténa) rádiové vlny. Vysílací anténa přeměňuje energii elektromagnetických vysokofrekvenčních kmitů přicházejících z rádiového vysílače přímo nebo přes dráhu anténa-napáječ na energii vyzařovaných rádiových vln. Přijímací anténa plní opačnou funkci – přeměňuje energii šířících se rádiových vln na energii soustředěnou ve vstupních obvodech rádiového přijímače. Vlastnost střídavého elektrického proudu vydávat elektromagnetické vlny poprvé objevil G. Hertz koncem 1880. let 1895. století. pomocí vibrátoru, který vynalezl. Myšlenka vytvoření a použití přijímací antény patří A. S. Popovovi (XNUMX), který zjistil, že připojení vertikálního kovového drátu k přijímači vede ke zvýšení dosahu a zvýšení kvality rádiového příjmu. Na rozdíl od Hertzova symetrického vibrátoru byla Popovova anténa asymetrická a zem sloužila jako druhý vodič.
Hlavní charakteristiky a parametry antén
U většiny antén závisí hustota vyzařovaného (přijímaného) energetického toku na směru, tj. anténa je směrová. Tato vlastnost je charakterizována vyzařovacím diagramem (DP), znázorňujícím úhlové rozložení intenzity záření (výkonu) v prostoru (vysílací anténa) nebo závislost výkonu přijímaného signálu na směru příchodu rádiových vln (přijímací anténa). Podle typu vyzařovacích diagramů se antény dělí na nesměrové (nebo slabě směrové), ve kterých je výkon distribuován do velkého prostorového úhlu, a vysoce směrové, ve kterých je hlavní podíl výkonu soustředěn v úzkém prostorový úhel – tzv. hlavní lalok vyzařovacího diagramu. Stupeň koncentrace záření se posuzuje směrovým koeficientem (DA), který ukazuje, kolikrát výkon záření ve směru maximálního vyzařovacího diagramu dotyčné antény převyšuje výkon záření ve stejném směru všesměrové antény (izotropní emitor), za předpokladu, že jsou celkové vyzářené výkony stejné. Účinnost přijímací antény charakterizuje její prostorovou selektivitu, která určuje schopnost izolovat přijímaný signál od pozadí rušení generovaného různými zdroji. Součin faktoru směrovosti a účinnosti antény (poměr vyzářeného výkonu k dodanému výkonu) se nazývá zisk; ukazuje celkový výkonový zisk získaný v důsledku použití této antény ve srovnání s izotropní anténou. Tvar vyzařovacího diagramu, směrovost a zisk jakékoli antény jsou stejné v režimu vysílání i příjmu. Mezi další důležité parametry antény patří: disipační faktor (část výkonu vyzářeného mimo hlavní lalok vzoru); pracovní rozsah (frekvenční pásmo, ve kterém hodnoty parametrů nepřesahují daný interval), dále radiační odolnost, maximální přípustný vyzářený výkon, efektivní plocha (tzv. clona), teplota šumu a odolnost proti hluku.
Typy a vlastnosti antén
Široký rozsah rádiových vlnových délek vyzařovaných (přijímaných) anténami (od desítek kilometrů až po zlomky mm) a rozmanitost oblastí použití antén (radiová komunikace, televize, radar, radioastronomie, meteorologie, lékařství atd.) vedly k velkému množství typů a konstrukcí antén. Na dlouhých, středních a krátkých vlnách používají hlavně symetrické a asymetrické vibrátory, vlnové kanálové antény, sfázované antény, logaritmické periodické a smyčkové antény (ty jsou často vybaveny magnetickým jádrem pro zvýšení účinnosti). Pro příjem a vysílání rádiových vln v mikrovlnném rozsahu se nejvíce používají antény rohové, čočkové, štěrbinové, dielektrické a zrcadlové.
Existují tzv. pasivní (neobsahující zesilovací prvky) a aktivní antény. Pasivní antény jsou reverzibilní (mohou pracovat ve vysílacím i přijímacím režimu) a jsou široce používány v různých nízkopříkonových transceiverech. Zvýšení výkonu rádiových vysílacích zařízení vyžaduje zvýšení elektrické pevnosti anténních jednotek a zvýšení citlivosti rádiových přijímacích zařízení vyžaduje snížení tepelného šumu a miniaturizaci konstrukce; Navíc antény pro vysílání a příjem často musí mít různé vzory. Nemožnost kombinovat tyto požadavky v jednom typu antény si vyžádala vývoj a použití samostatných vysílacích a přijímacích antén. Například televizní vysílací anténa má ve vodorovné rovině kruhový vzor, tedy patří mezi nesměrové antény, zatímco televizní přijímací anténa musí být směrová (kromě antény automobilu), aby nedocházelo k příjmu případného rušení, vč. přenosy z jiných televizních center a také signály přijímaného programu odrážené od různých překážek, vytvářející na televizní obrazovce vícevrstevný obraz.
Forma DN je velmi významná. Například slabě směrové antény se širokým vzorem se používají jako palubní antény letadel. Antény radarových systémů, určené k průzkumu prostoru a rotující kolem vertikální osy, mají úzký vzor v horizontální rovině a široký ve vertikální rovině, nebo sestávající z mnoha úzkých paprsků skenujících prostor. Radioastronomické a vesmírné komunikační antény musí mít extrémně vysokou směrovost (jehlový vzor), aby přesně určily polohu objektu.
Konstrukce antén je dána především jejich účelem a pracovním frekvenčním rozsahem. Antény pro dlouhé a střední vlny jsou tedy obvykle věže (200–400 m vysoké) nesoucí rozvětvenou drátěnou síť; v kombinaci s ultravýkonnými (přes 1 MW) rádiovými vysílači zajišťují komunikaci po celém světě, včetně ponorek umístěných v hloubkách až několik set metrů. V oblasti VKV jsou široce používány parabolické antény skládající se z kovového zrcadla ve tvaru paraboloidu, v jehož ohnisku je umístěn přívod. Takové antény se používají v radioteleskopech, systémech satelitní televize atd. Drátové systémy uložené v příkopech se používají hlavně jako podzemní antény. Rozlišují se družicové rádiové komunikační antény (například deštníky, které se otevírají při vypuštění na oběžnou dráhu, parabolická zrcadla pozemských komunikačních stanic), stejně jako radioastronomické anténní systémy určené k příjmu rádiových signálů z jiných galaxií, radarových nebeských těles a měření kosmických vzdáleností. jejich zvláštní složitostí a přesností výroby.
Charakteristickým rysem rozvoje moderní anténní techniky je používání antén se zpracováním signálu (digitální, analogové, časoprostorové, metody koherentní a nekoherentní optiky atd.). Takové antény zahrnují fázované anténní soustavy s počítačem řízenými vyzařovacími diagramy a systémem radioastronomické aperturní syntézy. Globální pozemní a vesmírné systémy syntézy apertur, spojené pomocí umělých družic Země, jsou slibné. Moderní metody analýzy a syntézy antén umožňují vybrat jejich geometrii s velkou přesností a simulovat elektromagnetická pole ve vzdálené zóně, odpovídající klasickým aplikacím radiokomunikačních a radarových systémů.
Publikováno 4. května 2023 v 13:34 (GMT+3). Naposledy aktualizováno 12. března 2024 v 16:28 (GMT+3). Kontaktujte redakci