Випромінювана мощностьРі - потужність електромагнітних хвиль, випромінюваних антеною у вільний простір. Це активна потужність, так як розсіюється в просторі, що оточує антену. Отже, що випромінюється потужність можна висловимо, через активний опір, зване опором випромінювання Rи:
де Іа - ефективний струм на вході антени.
Опір випромінювання характеризує здатність антени до випромінювання електромагнітної енергії і в більшій мірі характеризує якість антени, ніж випромінює нею потужність, оскільки остання залежить не тільки від властивостей антени, але і від створюваного в ній струму.
Потужність потерьРп - потужність, марно втрачається передавачем під час проходження струму по проводах антени, в землі і предметах, розташованих поблизу антени. Ця потужність також є активною і може бути виражена через активний опір, зване опором втрат:
Потужність в антеннеРа- потужність, що підводиться до антени від передавача. Цю потужність можна уявити в відесумми випромінюваної потужності і потужності втрат:
Коефіцієнт корисної дії (ККД) антенниη - відношення випромінюваної потужності до потужності, що підводиться до антени:
Вхідний опір антени - опір на вхідних затисках антени. Воно має реактивну і активну складові. При налаштуванні в резонанс антена являє для генератора чисто активне навантаження і використовується найбільш ефективно.
Спрямованість антени - здатність випромінювати електромагнітні хвилі в певних напрямках. Про цю властивість антени судять по діаграмі спрямованості, яка графічно показує залежність напруженості поля або випромінюваної потужності від напрямку. Практично користуються нормованими діаграмами спрямованості, де величини, що характеризують напруженість поля або потужність випромінювання, виражені не в абсолютних значеннях, а віднесені до максимального значення. З метою спрощення зазвичай використовують не просторову діаграму спрямованості, а обмежуються діаграмами спрямованості в двох площинах: горизонтальній і вертикальної.
На рис. 1.4, а показана діаграма спрямованості симетричного вертикального вібратора в горизонтальній площині,
а на рис. 1.4 б і в - у вертикальній площині в полярній і прямокутній системах координат відповідно.
Шириною діаграми спрямованості називають кут 2Θ (див.рис. 1.4, б і в), в межах якого потужність випромінювання зменшується не більше ніж в 2 рази в порівнянні з потужністю в напрямку максимального випромінювання. Так як потужність пропорційна квадрату напруженості поля, то кордону кута розчину діаграми спрямованості визначаються величиною
Коефіцієнтом спрямованого действіяD- називається відношення щільності потоку потужності, випромінюваної даної антеною в певному напрямку, до щільності потоку загальної випромінюваної потужності в обох антенах. Найбільший інтерес представляє коефіцієнт спрямованої дії D в напрямку максимального випромінювання:
Коефіцієнтом посилення антенниGa - називається твір коефіцієнта спрямованої дії антени на її ККД, т. Е.
Цей коефіцієнт дає повну характеристику антени: він враховує, з одного боку, концентрацію енергії в певному напрямі завдяки спрямованим властивостям антени, а з іншого боку, зменшення випромінювання внаслідок втрат потужності в антені.
Переважне випромінювання антен в заданому напрямку еквівалентно збільшенню потужності передавача. Отже, спрямованість передавальної антени вельми бажана. Виняток становлять антени радіостанцій, призначених для обслуговування певного району, в центрі якого знаходиться станція. Такі антени не повинні володіти спрямованістю в горизонтальній площині.
Діюча висота антени Пекло. Кількість енергії, що випромінюється кожним елементом антени, пропорційно проходить по ньому струму. Так як розподіл струму в антені нерівномірно, то випромінювання різними елементами неоднаково: воно найбільш інтенсивно в пучности струму і дорівнює нулю в вузлі струму (рис. 1.5).
Якщо площа, що охоплюється кривою розподілу струму і проводом антени, замінити рівним по площі прямокутником, то кількість випромінюваної енергії не зміниться. Вважаючи підставу прямокутника рівним за величиною амплітуді струму в основі антени IМО. отримуємо висоту прямокутника, звану діючої висотою антени (
Мал. 1.5 До визначення діючої висоти антени Рис.1.6 Розподіл струму в Г - і Т-образних антенах
Особливо важливо поняття діючої висоти для прийомних антен, у яких воно визначає величину наводимой в них ЕРС:
де Ε - напруженість поля. Для того щоб збільшити Пекло. прагнуть по можливості забезпечити більш рівномірний розподіл струму по вертикальній частині антени. Це досягається шляхом додавання до вертикального проводу горизонтальних дротів, так званих «ємнісних шапок» На рис. 1.6, а і б показано розподіл струму в Г- і Т-образних антенах відповідно.
Антени метрових, дециметрових і сантиметрових хвиль
Діапазон метрових (а в перспективі і дециметрових) хвиль використовується в основному для телебачення, радіомовлення і ЧС радіозв'язку з рухомими об'єктами. Діапазон сантиметрових хвиль відведений для різних видів багатоканального зв'язку. Антени зазначених діапазонів можна розділити на дві групи: вібраторні і поверхневі. До першої групи належать поодинокі вібратори і антени, що складаються з ряду вібраторів. До другої групи належать, зокрема, рупорні і рефлекторні антени.
Телевізійні передавальні антени повинні забезпечувати якомога більшу зону обслуговування, так як в більшості випадків телецентр розташовується поблизу середини зони обслуговування, діаграма спрямованості передавальної антени в горизонтальній площині має бути круглої. Для зменшення непотрібного випромінювання сигналу в верхнє полупространство у вертикальній площині бажана концентрація випромінювання в напрямку горизонту. Крім того, передавальна антена повинна забезпечувати широку смугу пропускання близько 8 МГц.
Приймальна телевізійна антена, на відміну від передавальної, повинна володіти спрямованими властивостями для придушення можливих перешкод з напрямків, які не збігаються з напрямом на телецентр, і особливо для придушення сигналів від найближчих будівель і інших перешкод. Прийом запізнілих сигналів призводить до багатоконтурності зображення.
Найбільшого поширення набула приймальня антена типу «хвильовий канал» (рис 1.7). Активний вібратор 1 антени виконаний у вигляді симетричного або частіше петлевого. З цього вібратора кабель зниження подається до телевізійного приймача. За вібратором 1 розташовується пасивний вібратор (рефлектор) 2, довжина якого трохи більше активного, а перед актівним- один або кілька пасивних вібраторів (директорів) 3 довжиною, дещо меншою активного вібратора.
Мал. 1.7 Антена типу «хвильовий канал»
В діапазоні дециметрових і сантиметрових хвиль широко застосовується антена у вигляді рупора. Найпростішою рупорної антеною є відкритий кінець металевої труби прямокутного або круглого перетину (хвилеводу). Випромінююча частина антени називається розкривом антени. Отвір хвилеводу можна розглядати як многовібраторную антену, утворену з великого числа елементарних випромінювачів. Але така антена має недоліки. Різка зміна умов поширення на відкритому кінці хвилеводу призводить до значного відбиття. Крім того, в розкриві має місце огибание випромінювання хвилями країв кінця хвилеводу, що погіршує спрямовані властивості антени. Для зменшення відображень і поліпшення спрямованих властивостей кінець хвилеводу виконують у вигляді рупора (рис. 1.8).
Спрямованість рупорної антени збільшується з ростом площі розкриву рупора. В якості самостійних антен рупори застосовуються рідко, але часто входять в конструкцію багатьох більш складних антен.
Мал. 1.8. рупорна антена
Мал. 1.9. Параболічна рефлекторна антена
Однією з таких антен є дзеркальна параболічна рефлекторна антена (рис. 1.9). У цій антені роль відбивача виконує не пасивний вібратор, а металеве дзеркало, яке має форму параболоїда обертання або параболічного циліндра.
У фокусі параболоїда 1 закріплений параболічна антена за допомогою хвилеводу 2 опромінювач 3 у вигляді рупорної антени. Параболоїд володіє тим властивістю, що довжина шляху променя від фокусу Про до деякої площини, перпендикулярної від параболи, однакова. Тому промені ОАВ, ВСО та інші матимуть в площині вихідного отвору параболоїда і правіше її однакову фазу. Діаметр отвору параболоїда вибирається порядку (10. 40) λ, фокусна відстань 0,35. 0,4 діаметра. При цьому антена випромінює майже паралельний пучок променів. Коефіцієнт нацькований дії таких антен дуже високий і досягає 10 4.