большого поперечного сечения по сравнению с длиной волны и

токи таких антенн протекают по проводящим поверхностям, имею­ щим размеры, соизмеримые или много больше по сравнению с длиной волны.

Основные параметры антенн

Сравнивать и оценивать свойства антенн любых типов можно по их параметрам. Самым главным определяющим параметром передающей антенны как нагрузки для генератора или фидера является ее входное сопротивление. Параметром антенны как излу­ чателя электромагнитных волн является коэффициент полезного

отношением напряжения высокой частоты на ее зажимах к току питания: Z = U/I. Не вся мощность, подводимая к антенне, излу­ чается в окружающее пространство. Часть ее расходуется не на излучение, а теряется на нагревание как самой антенны, так и находящихся поблизости предметов. Отношение мощности, излучен­

направлениях неравномерно. Антенн, излучающих электромагнит­ ные волны равномерно во все стороны, не существует. Распределе­ ние в пространстве напряженности электрического поля, созданного антенной, характеризуется а м п л и т у д н о й х а р а к т е р и с т и ­ кой н а п р а в л е н н о с т и . Она определяется зависимостью ампли­ туды напряженности создаваемого антенной поля (или пропорци­ ональной ей величины) от направления на точку наблюдения М в пространстве. Направление на точку наблюдения определяется ази­

(достаточно большом) расстоянии г от антенны. Графическое изображение характеристики направленности называют д и а г р а м ­ мой н а п р а в л е н н о с т и . Пространственная диаграмма направ­ ленности изображается в виде поверхности / (ср, 0). Построение такой диаграммы неудобно, поэтому на практике обычно строят диаграмму направленности в какой-нибудь одной плоскости, в ко­ торой она изображается плоской кривой /(ср) или /(0) в полярной или декартовой системе координат.

На рис. 11.18 в начале координат показана простейшая про­ волочная антенна — диполь Герца, пространственная диаграмма направленности которой приведена на рис. 11.19, а. Диаграммы направленности в азимутальной и меридиональной плоскостях, по­ строенные в полярной системе координат, представлены на рис. 11.19, б и в.

Помимо рассмотренных основных электрических параметров антенн существует целый ряд дополнительных специфических параметров как электрических, так и экономических, конструктив­ ных, эксплуатационных. Подробно параметры антенн рассматрива­ ются при изучении дисциплины «Распространение радиоволн и антенно-фидерные устройства».

Что касается приемных антенн, то оказывается, что количествен­ но электрические параметры передающих и приемных антенн одни и те же, хотя физическое объяснение дается с точки зрения приема. Приемная антенна имеет такие же значения входного сопротивле­ ния, коэффициента полезного действия и такую же диаграмму направленности, какие она имела бы при работе в качестве переда­ ющей. Существенным различием в работе передающей и приемной антенн является то, что в передающей антенне используются боль­ шие токи и напряжения, а в приемной — очень незначительные.

Особенности передающих антенн различных диапазонов

Километровые и гектометровые радиоволны широко использу­ ются для организации сети звукового радиовещания. Передающие антенны, как правило, устанавливаются в центре зон обслуживания, и поэтому должны создавать ненаправленное излучение вдоль по­ верхности Земли, т. е. иметь диаграмму направленности в горизон­ тальной плоскости в виде окружности. Таким условиям отвечают антенны-мачты и антенны-башни. Их высота обычно 150...250 м, а некоторые антенны имеют высоту до 350 и даже 500 м.

Для радиосвязи и радиовещания на значительные расстояния (тысячи километров) используются декаметровые радиоволны. Осо­ бенности их распространения таковы, что антенны должны сфор-

Вибратор

Параболическое

зеркало

Рис. 11.22. Принцип построения одно­ От РПер зеркальной параболической адтенны

мировывать направленное излучение с максимумом излучения под некоторым углом к поверхности Земли (см. табл. 11.2). Самыми распространенными типами передающих антенн, отвечающими этим требованиям, являются проволочные антенны: вибраторные, ром­ бические и синфазные в виде решетки из вибраторов, возбужденных определенным образом. Простейшая из этих антенн — горизон­ тальный симметричный вибратор — показана на рис. 11.20.

На местных радиолиниях протяженностью 50... 100 км также используются в основном декаметровые радиоволны и простые антенны в виде вертикально подвешенного провода (Т- и Г-образ- ные).

Диапазон метровых радиоволн используется главным образом

зоны обслуживания. Передающие антенны, как правило, должны создавать ненаправленное излучение в горизонтальной плоскости.

Диапазоны дециметровых, сантиметровых и более коротких радиоволн применяются для организации радиорелейной связи. Антенны, устанавливаемые на радиорелейных линиях, должны обладать высокой направленностью, их диаграммы направленности должны иметь «игольчатую форму» (рис. 11.21). Наиболее распрос­ транены апертурные (зеркальные) антенны. Схема простейшей из них — параболической антенны — приведена на рис. 11.22. Осо­ бенность распространения метровых, дециметровых, сантиметровых и более коротких радиоволн такова, что антенны необходимо размещать на специальных опорах высотой десятки и даже сотни метров.

Особенности приемных антенн различных диапазонов

Антенна — устройство обратимое. Если антенна хорошо излуча­ ет радиоволны, то она хорошо их и принимает. Форма диаграммы направленности антенны не зависит от того, работает она на пере­ дачу или на прием. Содержание понятия «диаграмма направлен­ ности» для приемной антенны несколько отличается от приведен­ ного выше для передающей антенны. Это график зависимости напряжения на входе радиоприемника от направления прихода при­ нимаемой электромагнитной волны.

В качестве приемных антенн в километровом и гектометровом диапазонах используется рамочная антенна. В декаметровом диапа­ зоне наиболее распространена антенна «бегущая волна». Антенна «волновой канал» (рис. 11.23) является типичной для диапазона метровых волн, в частности для приема телевизионных сигналов. В диапазоне дециметровых и сантиметровых волн антенны являются обычно приемопередающими. Характерная схема одной из таких антенн показана на рис. 11.22.

Фидеры

Электрическая цепь и вспомогательные устройства, с помощью которых энергия радиочастотного сигнала подводится от радио­ передатчика к антенне или от антенны к радиоприемнику, называ­ ется фидером. Передающие антенны, используемые в километровом и гектометровом диапазонах радиоволн, соединяются с радиопере­ датчиком с помощью многопроводных коаксиальных фидеров. В де­ каметровом диапазоне фидеры обычно выполняются в виде прово­ лочных двухили четырехпроводных линий.

К антеннам метровых радиоволн энергия обычно подводится с помощью коаксиального кабеля (рис. 11.24, а). На более коротких волнах, в частности в сантиметровом диапазоне, фидер выполня­ ется в виде полой металлической трубы — волновода прямоуголь­ ного, эллиптического или круглого (рис. 11.24,6) сечения.

Ктелевизору

i i

i

^ I

сигналов

Рис. 11.26. Структурная схема построения РРСП прямой видимости

второй, усиливаются и передаются далее к третьей станции, там вновь усиливаются и передаются к четвертой станции и т. д.

Станции, устанавливаемые на конечных пунктах РРЛС и пред­ назначенные для введения и выделения передаваемых сигналов

ответвление части сигналов для передачи в другом направлении или частичное выделение сигналов для передачи потребителям.

Аппаратура РРСП состоит из каналообразующей аппаратуры КОА, радиопередатчиков РПер, радиоприемников РПр и антенно­ фидерных трактов. Один приемопередающий комплекс обычно мо­ жет пропустить несколько сотен, а в ряде случаев и тысяч теле­ фонных сигналов, или один телевизионный. В тех случаях, когда РРСП предназначена для передачи большего числа сигналов, она образуется несколькими приемопередающими комплексами, работающими в одном направлении на различных частотах. Каж­ дый из таких комплексов сверхвысокочастотных приемопередатчи­ ков принято называть с т в о л о м (рис. 11.26). Рассмотрим процесс передачи сигналов по одному из таких стволов.

На ОРС с помощью КОА формируется групповой сигнал из нескольких исходных сигналов. Он является модулирующим для несущей частоты / |. Модулированный радиосигнал с выхода РПер через разделительно-полосовой фильтр РПФ подводится к антенне А и излучается в сторону ближайшей ПРС. Без РПФ обойтись нельзя, так как на одну антенну, как правило, работают одно­ временно несколько РПер разных стволов.