Kolika je ulazna impedansa antene? Antene Koja je karakteristična impedansa antene
ulazna impedansa antene. Vjeruje se da je to serijski spojeni reaktivni i aktivni otpor. Ali nema pravog otpornika, kondenzatora ili induktora u anteni ili fideru. Sve ovo je samo rezultat izračunavanja ekvivalentnih otpora antenskog kola. Neka se kao opterećenje koristi određena „crna kutija“, čiji se ulazni konektor napaja RF naponom. Na ovom konektoru zapravo možete izmjeriti trenutni napon u’ i struju i’, kao i faznu razliku između njih j. Ulazni otpor je izračunati aktivni i reaktancijski otpor, povezujući na koji dati RF napon dobijamo potpuno isti u’, i’ i j.
Poznato je da takav ekvivalent može imati i serijsku (serijski, Zs=Rs+jXs) i paralelnu (paralelnu, Zp=Rp||+jXp) vezu aktivnih i reaktivnih otpora. Svima serijska veza aktivni (Rs) i reaktivni (Xs) otpori odgovaraju paralelnoj vezi aktivnog (Rp) i reaktivnog (Xp) otpora. Općenito, Rs№Rp i Xs№Xp. Dajem formule koje se mogu koristiti za ponovno izračunavanje numeričkih vrijednosti iz jednog spoja u drugi.
Na primjer, pretvorimo serijsku vezu Zs=40+j30W u paralelnu vezu Zp.
Ekvivalent serijske veze se češće koristi, ali ekvivalent paralelne veze ima isto praktični značaj. Zs se naziva serijska impedancija, R je otpor, X je reaktancija, a Zp se naziva paralelna impedansa. U paralelnom povezivanju često se koristi admintant, ali to je provodljivost, a jasnoća pri korištenju je znatno smanjena. Tipično, izraz "impedansa" označava da govorimo o serijskoj vezi ekvivalentnog aktivnog i reaktivnog otpora.
88) Snage koje se dovode do antene i zrače iz antene.
Snaga je podeljena na dva dela:
1) zračenja
2) gubici zbog aktivnog otpora (u zemlji, u okolnim metalnim provodnicima, tipovima, zgradama itd.)
– snaga zračenja, kao i za bilo koje linearno kolo, proporcionalna je kvadratu efektivne vrijednosti struje u anteni.
– koeficijent proporcionalnosti.
Otpor na zračenje se može definirati kao koeficijent koji se odnosi na antene na datoj tački antene.
(oblik antene, geometrijske dimenzije, l)
– korisna snaga
Gubitak snage:
– ekvivalentna otpornost na gubitke u odnosu na struju I
– ukupna snaga (napaja se antenom)
Gdje 
– aktivni otpor antene na tački napajanja
Da bi se procenila efikasnost antene, uvodi se koncept efikasnosti antene. 
, da biste povećali, morate smanjiti.
89) Simetrični električni vibrator u slobodnom prostoru.
Približni zakoni distribucije struje i naboja preko vibratora.
Rice. 15. Simetrični vibrator
Simetrični vibrato je dva identična kraka po veličini i obliku, između kojih se uključuje generator.
Prije razvoja rigorozne teorije simetričnog vibratora (kraj 30-ih, početak 40-ih), korišćena je približna metoda za izračunavanje polja vibratora. Zasnovan je na pretpostavci o sinusoidnoj raspodjeli struje kroz vibrator (zakon stajaćih valova) povezanoj s nekom vanjskom analogijom između simetričnog vibratora i dvožične linije otvorene na kraju.
Antene su uređaji koji usklađuju umjetni sistem kanalisanja elektromagnetnih valova (EMW) sa okolnim prirodnim okruženjem njihovog širenja.
Antene su integralne sastavni dio bilo koji radio komunikacioni sistem koji koristi elektromagnetne talase u tehnološke svrhe. Pored usklađivanja veštačkog i prirodnog okruženja za širenje elektromagnetnih talasa, antene mogu obavljati i niz drugih funkcija, od kojih je najvažnija prostorna i polarizaciona selekcija primljenih i emitovanih elektromagnetnih talasa.
referenca:
Koordinirani sistemi su sistemi koji jedni drugima prenose maksimum elektromagnetne snage namijenjene za prijenos.
Postoje prijemne i predajne antene.
Predajne antene
Blok dijagram
1 – antenski ulaz na koji je priključen dovodni talasovod od predajnika;
2 – uređaj za usklađivanje koji osigurava režim putujućeg talasa u dovodnom talasovodu;
3 – distributivni sistem koji obezbeđuje potrebnu prostornu amplitudno-faznu raspodelu polja zračenja;
4 – sistem zračenja (emiter), obezbeđuje zadatu polarizaciju i usmereno zračenje elektromagnetnih talasa.
Prijemne antene
Blok dijagram
1 – antenski izlaz na koji je priključen talasovod koji povezuje antenu sa prijemnikom;
2 – uređaj za usklađivanje;
3 – integrator – uređaj koji obezbeđuje ponderisano koherentno-in-fazno sumiranje prostornih elektromagnetnih polja;
4 – prijemni sistem obezbeđuje polarizaciju i prostornu selekciju elektromagnetnih talasa koji ulaze u antenu iz prirodnog okruženja koja je okružuje.
referenca:
Elementi strukture odašiljačke i prijemne antene, označeni istim brojevima, mogu imati identične dizajne, zbog čega je, izolovano od sistema u kojem antene rade, nemoguće razlikovati predajnu antenu od prijemne antene. antenu i obrnuto.
Postoje predajne i prijemne antene.
Klasifikacija antena
Da bi se sistematizirale različite vrste antena, one su kombinovane prema nizu zajedničkih karakteristika. Kriterijumi za klasifikaciju mogu biti:
radni talasni opseg;
zajedničkost dizajna;
princip robota;
zakazivanje.
Klase se mogu podijeliti na podklase itd.
Prema svojoj namjeni, sve antene se dijele u dvije velike klase:
odašiljanje;
prijemi.
Ove dvije klase uključuju podtipove:
antene sa stajaćim valovima;
Antene putujućih valova;
otvorne antene;
antene sa obradom signala;
aktivni antenski nizovi;
skeniranje antenskih nizova.
Glavni zadaci teorije antena
Postoje dva zadatka:
zadatak analize svojstava određenih antena;
zadatak projektovanja antena prema zadatim početnim zahtevima za njih.
Problem analize treba rešiti na osnovu uslova: potrebni elektromagnetski talasi moraju da zadovolje Maxwellove jednačine, granične uslove na interfejsu i uslove zračenja Sommerfelda.
U tako teškim uslovima za postavljanje problema, analiza je moguća samo za neke posebne slučajeve (na primjer, za simetrični električni vibrator).
Približne metode za rješavanje problema analize su široko rasprostranjene, prema kojima se ovi problemi dijele na dva dijela:
Interni zadatak;
Eksterni zadatak.
Interni zadatak je dizajniran da odredi distribuciju struja u anteni, realnu ili ekvivalentnu. Eksterni zadatak je odrediti polje zračenja antene iz poznate raspodjele njenih struja. Prilikom rješavanja vanjskog problema široko se koristi metoda superpozicije koja se sastoji od podjele antene na elementarne radijatore i naknadnog zbrajanja polja.
Zadatak projektovanja antene je pronaći geometrijski oblik i dimenzije konstrukcije koje osiguravaju njena potrebna funkcionalna svojstva. Rješavanje problema dizajna (sinteze) antene je moguće:
primjenom rezultata analize pojedinih tipova antena i metode uzastopnih aproksimacija, odnosno promjenom parametara (faza parametarske optimizacije) uz naknadno poređenje električnih karakteristika novih verzija tako dobijenih poznatih antena;
kroz direktnu sintezu, odnosno zaobilazeći fazu parametarske optimizacije. U ovom slučaju, zadaci dizajna antene podijeljeni su u dva podzadatka:
problem klasične sinteze;
zadatak konstruktivne sinteze.
Prvi se sastoji od opisivanja amplitudno-fazne distribucije struje (ili polja) na antenskom emiteru, što daje specificirana funkcionalna svojstva antene. Rješenje ovog podzadatka još uvijek ne određuje dizajn antene, već samo određuje zahtjeve za njenu distribuciju.
Drugi je usmjeren na pronalaženje kompletne geometrije antene na osnovu date amplitudno-fazne raspodjele struje (ili polja) na antenskom emiteru. Ovaj problem je mnogo komplikovaniji od prvog i strukturno je dvosmislen, često se rešava približno.
Međutim, za neke vrste antena razvijena je rigorozna teorija konstruktivne sinteze.
Predajne antene
Njihove karakteristike i parametri
Struktura elektromagnetno polje(EMF) antene
Svaka antena se može posmatrati kao sistem elementarnih emitera koncentrisanih u određenom ograničenom volumenu linearnog prostora (), njeno EM polje kao superpozicija EM polja koja čine njene elementarne emitere. Da biste identificirali strukturu EMF antene, razmotrite strukturu EMF elementa pravolinijskog elementa koji se skladno mijenja s kutnom frekvencijom , struja sa konstantnom amplitudom i dužinom ovog elementa u linearnom neograničenom izotropnom mediju sa konstantnim parametrima, ,.
– apsolutna dielektrična konstanta medija;
ε – relativna dielektrična konstanta medija;
Električna konstanta;
– apsolutna magnetna permeabilnost medija;
Relativna magnetna permeabilnost medija;
Magnetna konstanta;
– specifična električna provodljivost medija;
λ – talasna dužina.
M – EMF tačka posmatranja;
r – radijalna koordinata tačke M (udaljenost od centra sfernog koordinatnog sistema do tačke M);
– azimutna koordinata tačke M;
Meridionalna koordinata tačke M.
Za razmatranje Hertzovog vibratora koji se nalazi duž ose z, čija je sredina poravnata sa centrom sfernog koordinatnog sistema, rješenje Maxwellove jednadžbe ima oblik (1.1), gdje je
Jedinični vektori;
– moment električne struje;
Komponente ortogonalne kompleksne amplitude duž sfernih koordinata, vektor jakosti električnog polja;
, , - ortogonalne kompleksne amplitudske komponente duž sfernih koordinata vektora jačine magnetskog polja;
- talasni broj;
Talasna dužina u beskonačnom prostoru.
Iz izraza proizilazi da EMF linearnog strujnog elementa predstavlja valove jakosti električnog i magnetskog polja ortogonalne u prostoru. U ovom slučaju, brzina promjene amplitude svakog vala određena je relativnom udaljenosti točke od centra vibratora.
Postoje tri oblasti polja:
Za područje dalekog polja, izrazi imaju oblik:
U dalekoj regiji, EMF ima sljedeća svojstva:
Za vazduh: .
U područjima srednjih i bliskih polja, pored sfernog poprečnog vala, postoje lokalna reaktivna polja čiji se intenzitet vrlo brzo povećava sa smanjenjem r. Ova polja sadrže određenu zalihu EM energije koju periodično razmjenjuju sa antenom (sa tačkom). Ova polja određuju reaktivnu komponentu ulazne impedanse antene.
Svojstva EMF-a određuju funkcionalna svojstva antene, a svojstva bliskog i srednjeg EMF-a određuju stabilnost funkcionalnih svojstava i širokopojasnog opsega antena.
Daleko područje EMF-a se često naziva emisionim područjem, a područje bliskog EMF-a često se naziva područjem indukcije.
Za stvarne antene, granice dalekog, srednjeg i bliskog polja se određuju uzimajući u obzir faznu razliku talasa koji dolaze do tačke posmatranja sa ivica antene i njenog centra.
Sa dozvoljenom faznom razlikom u području dalekog polja jednakom:
EMF region dalekog polja će biti na ;
Područje srednjeg polja;
Blizina polja gdje
Udaljenost od centra antene do tačke posmatranja;
- maksimalna poprečna veličina sistema zračećih antena.
Glavne karakteristike i parametri predajne antene
Svojstva antena dijele se na:
Radiotehnika;
Constructive;
Operativni;
Ekonomski;
Funkcionalna svojstva u potpunosti su određena parametrima signala.
Karakteristike i parametri predajne antene:
Kompleksna vektorska usmjerena karakteristika
Kompleksni vektor XNA je ovisnost o smjeru (polarizacija, faza) električnog polja valova koje emituje antena u tačkama koje su jednako udaljene od nje (na površini sfere polumjera r).
Općenito, složeni XNA se sastoji od tri faktora:
gdje su sferne koordinate tačke posmatranja polja talasa koje emituje antena.
Amplitude Henna
Amplituda XNA je ovisnost o smjeru amplitude intenziteta elektromagnetnog talasa koji emituje antena u tačkama koje su jednako udaljene od nje.
Normalizovana amplituda CNA se obično smatra:
,
gdje je smjer u kojem je amplituda CNA vrijednost maksimalna.
Uzorak zračenja antene (APP)
Dijagram zračenja antene je dio amplitude XNA ravninama koje prolaze kroz smjer ili okomito na njega.
Najčešće korišteni presjek su međusobno ortogonalne ravni.
Uzorak zračenja ima strukturu režnja. Latice se odlikuju amplitudom i širinom.
Širina donjeg režnja je ugao unutar kojeg se amplituda režnja mijenja u dozvoljenim određenim granicama.
Latice su:
Glavna latica;
Bočne latice;
Zadnja latica.
Širina latica određena je nulama ili nivoom polovine maksimalne snage.
Po polju = 0,707;
Po snazi = 0,5;
Na logaritamskoj skali = -3 dB.
Normalizovana amplituda CNA u smislu snage povezana je sa amplitudama CNA u polju relacijom:
Za snimanje dna koriste se polarni i pravougaoni koordinatni sistemi i tri vrste razmjera:
Linearni (preko polja);
Kvadratna (snaga);
Logaritamski
Phase Henna
Faza XNA je ovisnost o smjeru faze harmonijskog elektromagnetnog talasa u području dalekog polja u tačkama koje su jednako udaljene od početka u fiksnom trenutku u vremenu.
referenca:
Fazni centar antene je tačka u prostoru u odnosu na koju vrijednost faze u dalekoj zoni ne ovisi o smjeru i naglo se menja u pri prelasku s jedne latice HNA na drugu.
Za tačkasti izvor elektromagnetnog talasa koji emituje sferni talas, površina jednakih faza ima oblik kugle.
Polarizirajuća HNA
Elektromagnetski talas karakteriše polarizacija.
Polarizacija je prostorna orijentacija E vektora, razmatrana u bilo kojoj fiksnoj tački u dalekom polju tokom jedne oscilacije.
U opštem slučaju, kraj vektora E tokom jednog perioda oscilovanja u bilo kojoj fiksnoj tački u prostoru opisuje elipsu, koja se nalazi u ravni okomitoj na pravac širenja talasa (polarizaciona elipsa).
Polarizaciju karakteriše:
parametri elipse;
prostorna orijentacija elipse;
smjer rotacije vektora E.
Otpornost antene na zračenje
Otpornost antene na zračenje je valni otpor prostora koji okružuje antenu, koji se njome prenosi na ulaz, ili na bilo koji dio valovoda koji je hrani, gdje pojam ukupne struje ima značenje i može se definirati.
Otpornost na zračenje može se izračunati pomoću formule:
ss ,
gdje je I vrijednost ukupne struje na datoj lokaciji antene ili dvožične linije koja je napaja, što je ekvivalentno napajajućem šupljem talasovodu.
Ulazna impedansa antene
Ulazna impedansa antene je omjer kompleksnih amplituda harmonijskih napona i struja na ulaznim terminalima antene.
Ulazna impedansa antene karakteriše antenu kao opterećenje za dovod.
Ovaj parametar se uglavnom koristi za linearne antene, tj. antene čiji ulazni naponi i struje imaju jasno fizičko značenje i mogu se izmjeriti.
Za mikrotalasne antene, dimenzije poprečnog preseka njihovog ulaznog talasovoda se obično navode.
Efikasnost antene (efikasnost)
Određuje efikasnost prenosa antene u okolni prostor.
Otpornost na gubitke
referenca:
Kako se f povećava, efikasnost antene raste sa nekoliko procenata na dugim talasima do 95-99% na frekvencijama mikrotalasa.
Električna snaga i visina antene
Električna snaga antene je sposobnost antene da obavljaju svoje funkcije bez električnog sloma dielektrika u svojoj strukturi ili okolini kada se poveća snaga elektromagnetnog talasa koji stiže na njen ulaz.
Kvantitativno, električnu snagu antene karakterizira najveća dopuštena snaga i odgovarajuća kritična jačina električnog polja pri kojoj počinje kvar.
Visina antene
Visina antene je sposobnost antene da obavljaju svoje funkcije bez električnog sloma okolne atmosfere kada se visina ove antene poveća pri datoj snazi odašiljanja.
referenca:
Sa povećanjem nadmorske visine, električna snaga prvo opada, dostižući minimum na visinama od 40-100 km, a zatim ponovo raste.
Radni frekvencijski opseg antene
Frekvencijski interval od f max do f min, unutar kojeg nijedan od parametara i karakteristika antene ne prelazi granice navedene u tehničkim specifikacijama.
Obično je raspon određen parametrom čija vrijednost, kada se frekvencija promijeni, prije ostalih izlazi izvan dozvoljenih granica. Najčešće se ispostavlja da je ovaj parametar ulazna impedancija antene.
Kvantitativne procjene svojstava dometa antene su propusni opseg i propusnost:
Često koristite relativnu propusnost
Antene se dijele na:
Koeficijent usmjerenja (DC)
Koeficijent usmjerenja antene u datom smjeru je broj koji pokazuje koliko se puta vrijednost Poyntingovog vektora u smjeru koji se razmatra u fiksnoj tački u udaljenoj zoni razlikuje od vrijednosti Poyntingovog vektora u istoj tački ako Zamijenite dotičnu antenu apsolutno omnidirekcionom (izotropnom) antenom, pod uslovom da su njihove snage zračenja jednake.
referenca:
Tipično, maksimalna vrijednost efikasnosti antene je naznačena u smjeru njenog maksimalnog zračenja.
Vibrator: KND=0,5;
Polutalasni simetrični vibrator: KND=1,64;
Horn antena: KND;
Zrcalna antena: KND;
Antene svemirskih letjelica: KND;
Graničnik gornje granice faktora efikasnosti su tehnološke greške u proizvodnji i uticaj uslova rada.
Minimalne vrijednosti maksimalne efikasnosti stvarnih antena su uvijek >1, jer Ne postoje potpuno omnidirekcione antene.
Faktor usmjerenosti je povezan u polju sa normaliziranom amplitudom XNA:
,
Gdje – maksimalna vrijednost usmjerenosti u smjeru maksimalnog zračenja antene, u kojoj .
KND show Ovo je dobitak u snazi koji daje upotreba usmjerene antene, ali ne uzima u obzir toplinske gubitke u njoj.
Co. uh pojačanje antene
Dobitak antene u datom smjeru je broj koji pokazuje povećanje snage od korištenja usmjerene antene, uzimajući u obzir gubitke topline u njoj:
Ekvivalentna izotropno zračena snaga
Ekvivalentna izotropno zračena snaga je proizvod snage koja se dovodi do antene i maksimalne vrijednosti njenog pojačanja.
Koeficijent disperzije antene
Faktor disipacije antene je broj koji pokazuje udio snage zračenja koja se može pripisati bočnim i zadnjim režnjevima.
Određuje snagu koja se može pripisati glavnom režnju XNA
Efektivna dužina antene
Efektivna dužina antene je dužina hipotetičkog pravolinijskog vibratora sa ujednačenom distribucijom struje po celoj dužini, koji u pravcu svog maksimalnog zračenja stvara istu vrednost jačine polja kao i dotična antena sa istom vrednošću struje na ulazu.
U medijumu sa karakterističnom impedancijom, efektivna dužina antene je određena izrazom.
Kolika je ulazna impedansa antene?
Svi znaju da je ulazni otpor (impedansa) antene rijetko jednak karakterističnoj impedanciji napojne linije. Ovdje ću pokušati pokazati kako uskladiti opterećenje sa hranilicom efikasne metode.
Dalje, svi primjeri će biti dati za koaksijalni kabel sa karakterističnom impedansom od 50 oma, ali princip proračuna vrijedi i za druge, asimetrične i simetrične dalekovode.
Ulazna impedansa antene
Prvo, hajde da saznamo kolika je ulazna impedansa antene. Vjeruje se da je to serijski spojeni reaktivni i aktivni otpor. Ali nema pravog otpornika, kondenzatora ili induktora u anteni ili fideru. Sve ovo je samo rezultat izračunavanja ekvivalentnih otpora antenskog kola.
Neka se kao opterećenje koristi određena „crna kutija“, čiji se ulazni konektor napaja RF naponom. Na ovom konektoru zapravo možete izmjeriti trenutni napon u’ i struju i’, kao i faznu razliku između njih j . Ulazni otpor je izračunati aktivni i reaktancijski otpor, povezujući na koji dati RF napon dobijamo potpuno isti u’, i’ i
j. Poznato je da takav ekvivalent može imati i serijsku (serijski, Zs=Rs+jXs) i paralelnu (paralelnu, Zp=Rp||+jXp) vezu aktivnih i reaktivnih otpora. Svako serijsko povezivanje aktivnog (Rs) i reaktivnog (Xs) otpora odgovara paralelnom spoju aktivnog (Rp) i reaktivnog (Xp) otpora. Općenito, Rs br. Rp i Xs br.
Xp. Dajem formule koje se mogu koristiti za ponovno izračunavanje numeričkih vrijednosti iz jednog spoja u drugi. Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 W
u paralelno Zp.
Ekvivalent serijske veze se češće koristi, ali ekvivalent paralelne veze ima isti praktični značaj. Zs se naziva serijska impedancija, R je otpor, X je reaktancija, a Zp se naziva paralelna impedansa.
U paralelnom povezivanju često se koristi admintant, ali to je provodljivost, a jasnoća pri korištenju je znatno smanjena. Tipično, izraz "impedansa" označava da govorimo o serijskoj vezi ekvivalentnog aktivnog i reaktivnog otpora.
Međutim, pretvaranje serijske veze otpora u paralelnu vezu je često potrebno za kompenzaciju reaktivne komponente. Samo imajte na umu da uz serijsku i paralelnu kompenzaciju dobijamo različite komponente aktivnog otpora.
Postavlja se pitanje kako izmjeriti parametre složenog opterećenja. Nažalost, jednostavan SWR mjerač ovdje nije od velike koristi.
Za to koristim VA1 vektorski analizator, koji prikazuje sve potrebne digitalne vrijednosti na displeju. Možete koristiti i uređaj AA-330.
Kompenzacija reaktivne komponente
Korisno je kompenzirati reaktivnu komponentu otpora (impedanciju). Ovo smanjuje SWR. Suština kompenzacije je izjednačavanje faza napona i struje. Fazni ugao između napona i struje možete promijeniti spajanjem reaktivnog elementa u seriju ili paralelno.
Da bi razlika u faznim uglovima postala nula, potrebno je spojiti istu reaktansu koja je prisutna u krugu ekvivalentnog opterećenja, samo sa suprotnim predznakom. Poznato je da reaktancija kapacitivnosti ima negativan predznak, dok reaktancija induktivnosti ima pozitivan predznak.
U slučaju serijske kompenzacije serijski se povezuje dodatni ekvivalentni reaktivni element suprotnog predznaka i dobija se serijski kolo, a u slučaju paralelne kompenzacije - paralelno, dobija se paralelno kolo. U slučaju serijske veze otpora, oni se jednostavno sabiraju I u slučaju
paralelna vezaҐ
Ako je opterećenje u potpunosti kompenzirano, ova kola su u rezonanciji, sa Xs=0 ili Xp=.
Na primjer, imamo opterećenje Zs=50+j30 W (Zp=68||+j113 W), SWR=2. Ako uključimo kapacitivnost sa Xc=-30 u seriji sa opterećenjem W , dobijamo Z=50 W i SWR=1. Ako spojimo kapacitivnost sa Xc=-113 paralelno sa opterećenjem
W , dobijamo Z=68 W
i SWR=1,36. U slučaju serijske kompenzacije, dodatni element s ekvivalentnim odgovara serijskom kolu, u slučaju paralelne kompenzacije, on odgovara paralelnom kolu. Podudaranje otpora
Kao što sam već napisao, povezivanjem kompenzacionog elementa na različite načine, u opštem slučaju dobijamo različit Z, a time i SWR. Pogledajmo kako možemo kompenzirati (uskladiti) opterećenje Zs=22+j25 W (Zp=50,4||+j44 W), SWR=2,94. Serijskim povezivanjem kondenzatora sa Xc=-25 W dobijamo Z=22 W (SWR=2,27). Ako spojimo kondenzator sa Xc=-44 paralelno sa opterećenjem
Ako predajnik ima izlazni P-krug, tada se ovaj kapacitet mora dodati izlaznom (hladnom) kondenzatoru. To se može učiniti pomoću izlaznog kondenzatora ako se poveća za potrebnu količinu. U ovom slučaju, dobićemo dobro podudaranje predajnika dizajniranog za 50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 , sa opterećenjem (na mjestu spajanja dovoda sa predajnikom, r =0), iako će SWR u kablu ostati 2,94. W , zatim paralelno sa kondenzatorom P-kruga potrebno je spojiti induktivitet od 0,5mH (Xl=44 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 ) ili, ako je moguće, smanjite kapacitet "hladnog" kondenzatora P-kruga za 258pF (Xs=-44 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 ). Djelomično zbog toga, pri prilagođavanju P-kola na realno opterećenje, dobijamo nejednak kapacitet "hladnog" kondenzatora u odnosu na 50 W ekvivalent.
Djelomično zbog toga što je promjenom kapacitivnosti kondenzatora P-kruga moguće, u određenim granicama, prilagoditi predajnik na opterećenje koje nije jednako onom koji je proračunat pri projektovanju predajnika. Ako odašiljač nema P-kolo ili tjuner, tada ova nekompenzirana reaktivnost depodešava izlazni filter predajnika, koeficijent refleksije r >0 i predajnik nije sposoban da isporuči izračunatu snagu dovodu.
Želio bih napomenuti da ni P-krug ni tjuner u ili blizu primopredajnika ne mijenjaju SWR u fideru. Ovi uređaji mogu samo uskladiti izlaznu impedanciju predajnika sa ulaznom impedancijom napojnika u tački njegovog povezivanja sa predajnikom (ne treba ih brkati sa karakterističnom impedancijom napojnika), tj. poboljšati refleksivnost r . Da bi se poboljšao SWR u kablu, potrebno je uskladiti opterećenje sa karakterističnom impedancijom napojnika na mestu njihovog spajanja.
Moguće je primijeniti serijsku i paralelnu kompenzaciju istovremeno. Zavisi od konkretnog slučaja. Dozvolite mi da vam dam pravi primjer. Otpor antene na 1.9MHz ima impedanciju Zs=26+j44 W (Zp=100||+j59 W), SWR=3,7.
Ako spojite kondenzator sa Xc=-59 paralelno sa opterećenjem W , dobijamo Z=100 W , SWR=2, ako spojimo kondenzator u seriju sa Xc=-44 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 , dobijamo Z=26, SWR=1,92. Poslednja opcija je bolja, ali i dalje loša. Sada, bez promjene Rs, odabiremo Xs tako da Rp postane 50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 . Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 Ova opcija odgovara Zs=26+j25 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 . Povežite reaktivnost Xs=(26+j25)-(26+j44)=-j19 u seriju sa opterećenjem Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 (4.4nF kondenzator). Rezultirajući Zs=26+j25 preračunaj na Zp=50||+j52
W. Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 Sada paralelno povezujemo reaktivnost Xp=-j52 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 (kondenzator 1.6nF) i dobijamo Z=50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 i SWR=1. To je to, antena od 50
Sve ovo se lako može izračunati pomoću programa MMANA. Sve sam ovo napisao da bi bio jasan mehanizam podešavanja i šta na šta utiče.
Može se dogovoriti i na drugi način. Poznato je da ako se na napojnik spoji opterećenje, čiji otpor nije jednak karakterističnoj impedanciji napojnika, onda će napojnik transformirati otpor opterećenja.
Numerička vrijednost otpora na ulazu fidera ovisit će o otporu opterećenja, karakterističnoj impedansi i dužini dovoda. Pomoću programa APAK-EL nalazimo da ako je opterećenje Zs = 26 + j44 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 spojiti dovod 50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 4,76 m, a zatim na frekvenciji od 1,9 MHz na njegovom ulazu dobijamo Zs = 50 + j69 preračunaj na Zp=50||+j52
Ako na ovom mjestu uključimo serijski kapacitivnost sa Xc = -69 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 (kondenzator 1.2nF), onda dobijamo Z=50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 i SWR=1. Sa ovog mjesta možete povezati 50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 hranilica bilo koje dužine.
Moguće su i druge opcije koordinacije. Zavisi od razumijevanja suštine i mašte.
Sada pokušajmo da uskladimo antenu na 14 MHz, čiji je otpor Zs = 150-j260 W (Zp=600||-j346 W ). Kao što vidite, ne možemo proći samo sa jednim kompenzacijskim elementom.
Moramo dobiti 50 W, a ne 150 W ili 600 W . Podatke unosimo u APAK-EL i pronalazimo tačku najbližu opterećenju, gdje je Rtr=50 W.
Kao što vidite, dužina dodatnog kabla će biti samo 30 cm. Na ovom mjestu ćemo imati Zs=50-j161 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 . Ako na ovom mjestu spojimo induktivnost u seriju sa Xl=161 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 , tada dobijamo potpunu saglasnost (Z=50 Na primjer, hajde da ponovo izračunamo serijsku vezu Zs=40+j30 , SWR=1).
Sve se to može uskladiti na mjestu gdje je teret spojen na dovod. Primjer sa MMANA
Kao što vidite, možete koordinirati povezivanjem induktivnosti od 1,35 m H je paralelan sa opterećenjem, a signal se dovodi do opterećenja kroz kondenzator od 68,5pF.
Petlje
Petlje su kratko spojeni ili otvoreni dijelovi dovoda. U idealnom fideru (fider bez gubitaka), otpor takvih segmenata je čisto reaktivan, nema aktivnog dijela.
Takvi dovodni dijelovi mogu se koristiti za kompenzaciju reaktivne komponente. Ovo je zgodno ako se koristi paralelna kompenzacija. Često se koriste sekcije do četvrtine talasne dužine. Mogu biti duži, ali pravi hranilice imaju gubitke i što je linija duža, to više.
Električna dužina zatvorene petlje do 1/4 l ima induktivnu reaktanciju na kraju, dok otvoreni kraj ima kapacitivnu reaktanciju. Sa takvim fider segmentima možete simulirati i induktivnost i kapacitivnost. Ali ne smijemo zaboraviti da induktivnost ili kapacitivnost petlje ovisi o frekvenciji.
U gornjem primjeru vidimo da trebamo spojiti induktivitet od 1,352 m H. Koristeći MMANA, nalazimo da takva induktivnost na 14 MHz ima petlju kratko spojenu na kraju od RG58/U kabla dužine 2,62 m.
Koristeći isti primjer, pokušajmo koordinirati istu stvar koristeći MMANA na drugačiji način, koristeći samo petlju.
Dakle, ako je kratko spojen kabel dugačak 67,5 cm. spojiti paralelno sa dovodom na udaljenosti od 2,57 m. od tereta, tada također potpuno uskladimo hranilicu sa teretom. Ili, možete paralelno povezati otvorenu petlju dužine 2,84 m. na udaljenosti od tereta 3,82 m.
Moguće su i druge opcije koordinacije. Ali treba imati na umu da su gubici u niskootpornim (koaksijalnim) dovodima pri velikim vrijednostima SWR-a značajni, pa je preporučljivo odabrati metodu usklađivanja koja proizvodi najkraće dijelove dovoda s velikim SWR-om i koristiti debele, visoke- kvalitetni kablovi.
Kao što vidite, praktično sve se može uskladiti na različite načine.
Samo za to vam je potreban mjerni uređaj i, naravno, kompjuter. Kompleksna impedancija antene ne može se izmeriti ni testerom ni SWR metrom. Bez ovih podataka, pomirenje postaje dugotrajan zadatak i često dovodi do nezadovoljavajućih rezultata.
U ovom članku opisao sam nekoliko metoda podudaranja. Pokušao sam što jednostavnije opisati suštinu pitanja, ali po ovom pitanju ne ide baš jednostavno.
Napisao sam ovaj članak prije nekoliko godina na litvanskom, a sada je preveden na ruski. Trenutno postoje i druge verzije programa APAK-EL i MMANA, ali primjeri su dati koristeći starije verzije.
APAK-EL ima uslužni program koji se također može koristiti za izračunavanje kompenzacijske reaktivnosti. Međutim, to ne mijenja sam princip koordinacije.
Nadam se da će članak nekome biti od koristi.
Vytas (LY3BG), ly3bgtakas.lt
Most za mjerenje visoke frekvencije je konvencionalni Wheatstone most i može se koristiti za određivanje stepena usklađenosti antene sa dalekovodom. Ova shema je poznata pod mnogim nazivima (na primjer, "antenaskop" itd.), ali se uvijek zasniva na dijagram strujnog kola, prikazano na sl. 14-15.
Mostno kolo nosi visokofrekventne struje, tako da svi otpornici koji se koriste u njemu moraju biti čisto aktivni otpor za frekvenciju pobude. Otpornici R 1 i R 2 odabrani su točno jednaki jedan drugom (sa preciznošću od 1% ili čak više), a sam otpor nije mnogo bitan. Pod datim pretpostavkama, mjerni most je u ravnoteži (nulto očitavanje mjernog uređaja) sa sljedećim odnosima između otpornika: R 1 = R 2 ; R 1: R 2 =1:1; R 3 = = R 4 ; R3:R4 = 1:1.
Ako se umjesto otpornika R 4 uključi probni uzorak, čiji otpor treba odrediti, a kalibrirani promjenjivi otpor se koristi kao R 3, tada će se očitavanje nulte vrijednosti merača neuravnoteženosti mosta postići pri promjenljivom otporu. vrijednost jednaka aktivni otpor testirani uzorak. Na ovaj način se može direktno izmjeriti otpor zračenja ili ulazna impedancija antene. Treba imati na umu da je ulazna impedansa antene čisto aktivna samo kada je antena podešena, stoga frekvencija mjerenja uvijek mora odgovarati rezonantna frekvencija antene. Osim toga, mosni krug se može koristiti za mjerenje karakteristične impedanse dalekovoda i faktora njihovog skraćivanja.
Na sl. 14-16 prikazan je dijagram visokofrekventnog mjernog mosta namijenjenog antenskim mjerenjima, pred. Američki radio amater W 2AEF (tzv. “antenaskop”).
Otpornici R1 i R2 se obično biraju jednaki 150-250 oma, a njihova apsolutna vrijednost ne igra posebnu ulogu, važno je samo da otpor otpornika R1 i R2, kao i kapaciteti kondenzatora C1 i C2, budu jednake jedna drugoj. Kao varijabilni otpor treba koristiti samo neinduktivne volumetrijske. varijabilni otpornici i ni u kom slučaju potenciometri namotani na žicu. Promenljivi otpor je obično 500 oma, a ako se merni most koristi za merenja samo na dalekovodima od koaksijalnih kablova, onda 100 oma, što omogućava preciznija merenja. Varijabilni otpor je kalibriran, a kada je most izbalansiran, trebao bi biti jednak otporu ispitnog uzorka (antena, dalekovod). Dodatni otpor R Š ovisi o unutrašnjem otporu mjernog uređaja i potrebnoj osjetljivosti mjernog kruga. Magnetoelektrični miliampermetri sa skalom od 0,2 mogu se koristiti kao mjerni uređaj; 0,1 ili 0,05 ma. Dodatni otpor treba izabrati što je moguće većeg otpora, kako povezivanje mjernog uređaja ne bi izazvalo značajnu neravnotežu mosta. Bilo koja germanijumska dioda može se koristiti kao ispravljački element.
Provodnici mosta treba da budu što kraći kako bi se smanjila sopstvena induktivnost i kapacitivnost; Prilikom dizajniranja uređaja treba se pridržavati simetrije u rasporedu njegovih dijelova. Uređaj je zatvoren u kućište podijeljeno u tri odvojena odjeljka, u kojima je, kako je prikazano na sl. 14-16, postavljeni su pojedinačni elementi kola uređaja. Jedna od tačaka mosta je uzemljena, pa je most asimetričan u odnosu na tlo. Stoga je most najpogodniji za mjerenja na nebalansiranim (koaksijalnim) dalekovodima. Ako je potrebno koristiti most za mjerenja na balansiranim dalekovodima i antenama, mora se pažljivo izolirati od tla pomoću izolacijskog postolja. Antenoskop se može koristiti kako u kratkom tako iu ultrakratkom opsegu talasnih dužina, a granica njegove primjene u VHF opsegu uglavnom zavisi od dizajna i pojedinih elemenata kola uređaja.
Sasvim je dovoljno koristiti heterodinski rezonantni metar kao mjerni generator koji pobuđuje mjerni most. Treba imati na umu da visokofrekventna snaga koja se napaja mjernom mostu ne smije biti veća od 1 W, a snaga od 0,2 W sasvim je dovoljna za normalan rad mjernog mosta. Unos visokofrekventne energije vrši se pomoću spojne zavojnice koja ima 1-3 zavoja, čiji se stupanj sprege sa zavojnicom kruga heterodinskog rezonancnog metra podešava tako da kada se ispitni uzorak isključi, mjerni uređaj daje potpuno odstupanje. Treba uzeti u obzir da ako je sprega prejaka, kalibracija frekvencije heterodinskog rezonantnog metra je malo pomjerena. Kako bi se izbjegle greške, preporučuje se slušanje tona mjerne frekvencije pomoću precizno kalibriranog prijemnika.
Funkcionalnost mjernog mosta se provjerava spajanjem neinduktivnog otpornika koji ima točno poznat otpor na mjernu utičnicu. Promjenjivi otpor na kojem je mjerni krug balansiran mora biti potpuno jednak (ako je mjerni most pravilno projektovan) otporu koji se ispituje. Ista operacija se ponavlja za nekoliko otpora na različitim mjernim frekvencijama. U tom slučaju se određuje frekvencijski raspon uređaja. Zbog činjenice da su elementi kola mjernog mosta u VHF opsegu već složeni, ravnoteža mosta postaje neprecizna, a ako se u rasponu od 2 m još može postići pažljivom izgradnjom mosta, onda u 70 cm opsega razmatrani mjerni most je potpuno neprimjenjiv.
Nakon provjere funkcionalnosti mjernog mosta, može se koristiti za praktična mjerenja.
Na sl. 14-17 prikazuje dizajn antene koji je predložio W 2AEF.
Određivanje ulazne impedanse antene
Mjerna utičnica mjernog mosta je direktno povezana na priključke za napajanje antene. Ako je rezonantna frekvencija antene prethodno izmjerena pomoću heterodinskog rezonantnog metra, tada se most napaja visokofrekventnim naponom ove frekvencije. Promjenom promjenjivog otpora postižu očitavanje nule na mjernom uređaju; u ovom slučaju, otpor očitanja jednak je ulaznom otporu antene. Ako rezonantna frekvencija antene nije poznata unaprijed, tada se mijenja frekvencija koja napaja mjerni most dok se ne dobije nedvosmislen balans mjernog mosta. U ovom slučaju, frekvencija prikazana na skali mjernog generatora jednaka je rezonantnoj frekvenciji antene, a otpor dobiven na skali promjenjivog otpora jednak je ulaznoj impedanciji antene. Promjenom parametara sklopa za usklađivanje moguće je (bez promjene frekvencije pobude visokofrekventnog mjernog mosta) dobiti zadanu ulaznu impedanciju antene, prateći je antenoskopom.
Ako je nezgodno mjeriti direktno na tačkama napajanja antene, onda između mjernog mosta možete spojiti liniju koja ima električnu dužinu R/2 ili višestruku dužinu ove dužine (2 λ/2, 3 λ/2, 4 λ / 2, itd.) i imaju bilo kakvu karakterističnu impedanciju. Kao što je poznato, takva linija transformira otpor povezan na njegov ulaz u omjeru 1: 1, te stoga njegovo uključivanje ne utječe na točnost mjerenja ulaznog otpora antene pomoću visokofrekventnog mjernog mosta.
Određivanje faktora skraćivanja visokofrekventnog dalekovoda
Tačna dužina λ/2 segmenta linije također se može odrediti pomoću antenskopa.
Dovoljno dugačak, slobodno viseći dio vodova kratko je spojen na jednom kraju i spojen na mjernu utičnicu mosta na drugom kraju. Varijabilni otpor je postavljen na nulu. Zatim polako mijenjajte frekvenciju merača heterodinske rezonancije, počevši od niskih frekvencija i prelazeći na više frekvencije, sve dok se ne postigne balans mosta. Za ovu frekvenciju električna dužina je tačno λ/2. Nakon toga, lako je odrediti faktor skraćivanja linije. Na primjer, za komad koaksijalnog kabla dužine 3,30 m na frekvenciji mjerenja od 30 MHz (10 m) postiže se prva ravnoteža mosta; stoga je λ/2 jednako 5,00 m. Određujemo koeficijent skraćivanja: $$k=\frac(geometrijska dužina)(električna dužina)=\frac(3.30)(5.00)=0.66.$$
Kako se balans mosta odvija ne samo kod dužine električne linije jednake λ/2, već i kod dužine koje su višekratne, potrebno je pronaći drugi balans mosta koji bi trebao biti na frekvenciji od 60 MHz. Dužina linije za ovu frekvenciju je 1λ. Korisno je zapamtiti da je faktor skraćivanja koaksijalnih kablova približno 0,65, trakastih kablova je 0,82, a dvožičnih vodova sa vazdušnom izolacijom približno 0,95. Budući da mjerenje faktora skraćivanja pomoću anteneskopa nije teško, sva transformatorska kola treba projektirati korištenjem metode za mjerenje faktora skraćivanja koja je gore opisana.
Antenski opseg se također može koristiti za provjeru dimenzionalne tačnosti λ/2 linije. Da biste to učinili, otpornik s otporom manjim od 500 oma spojen je na jedan kraj linije, a drugi kraj linije spojen je na mjernu utičnicu mosta; u ovom slučaju, varijabilni otpor (u slučaju da linija ima električnu dužinu tačno jednaku λ/2) jednak je otporu spojenom na drugi kraj linije.
Korištenjem antenoskopa može se također odrediti tačna električna dužina λ/4 linije. Da biste to učinili, slobodni kraj linije nije zatvoren, a promjenom frekvencije heterodinskog rezonantnog metra na isti način kao što je gore opisano, najviše se niske frekvencije, na kojoj se (na nultom položaju promjenjivog otpora) postiže prva ravnoteža mosnog kola. Za ovu frekvenciju dužina električne linije je tačno λ/4. Nakon toga se mogu odrediti transformirajuća svojstva linije λ/4 i izračunati njena karakteristična impedansa. Na primjer, otpornik sa otporom od 100 oma spojen je na kraj četvrtvalne linije. Nakon zamjene u formulu $Z_(tr)=\sqrt(Z_(M)\cdot(Z))$ dobijamo: $Z_(tr)=\sqrt(36\cdot(100))=\sqrt(3600) =60 om$. Dakle, kao što smo vidjeli, antenaskop, uprkos svojoj jednostavnosti, omogućava rješavanje gotovo svih problema povezanih s usklađivanjem dalekovoda s antenom.
Opće informacije
Antene su radio uređaji dizajnirani da primaju ili emituju elektromagnetne talase. Antene su sastavni dio bilo kojeg radiotehničkog sistema povezanog sa emisijom ili prijemom radio talasa. Takvi sistemi uključuju: sisteme radio komunikacije, radio-difuziju, televiziju, radio relejne komunikacije, radare itd.
Strukturno, antena je skup cijevi, metalne ploče, žice, metalne rogove, reflektirajuća metalna ogledala različitih konfiguracija, valovoda s metalnim zidovima u kojima su urezani prorezi, dielektrici i magnetodielektrici.
Princip rada: visokofrekventne elektromagnetne oscilacije, modulirane korisnim signalom, generisanim u predajnom uređaju, predajna antena se pretvara u elektromagnetne talase i zrače u svemir.
Komunikacija između odašiljačkog uređaja i antene se vrši pomoću fidera (posebnog kabla).
Elektromagnetni talasi koji dolaze kroz fider iz predajnika se pretvaraju od strane antene u divergentne elektromagnetne talase slobodnog prostora.
Prijemna antena hvata radio talase koji se šire u slobodnom prostoru (eter) i pretvara ih u visokofrekventni signal, koji se preko fidera dovodi do prijemnika. U skladu sa principom reverzibilnosti, svojstva antene koja radi u režimu odašiljanja se ne menjaju kada ova antena radi u režimu prijema.
Kratke informacije o glavnim parametrima antena
Glavne karakteristike i parametri prijemnih i predajnih antena su:
propusni opseg
polarizacija
odnos stojećih talasa
uzorak zračenja
koeficijent usmjerenja
pojačanje antene
efikasnost antene
šumna temperatura antene
Bandwidth antene
Propusni opseg je područje radnih frekvencija antene gdje je nivo signala koji antena prima ili emituje unutar 0,7 od maksimalne amplitude signala, a snaga unutar 0,5 od maksimalne snage signala. Širina pojasa se mjeri u jedinicama frekvencije (na primjer, kHz).
Neujednačenost amplitudno-frekventnog odziva (AFC) antene direktno je povezana sa širinom opsega antene. Neujednačenost frekvencijskog odziva karakteriše stepen njegovog odstupanja od prave linije, paralelna osa frekvencije i mjeri se u decibelima. Što je antena bolje dizajnirana i napravljena, njen frekventni odziv je ujednačeniji. Prijemne televizijske antene su uglavnom širokopojasne. Pojasne televizijske antene 1., 2. metarskog i decimetarskog opsega pokrivaju frekvencijski opseg od 48,5 MHz do 862 MHz.
Kvalitet prijema u velikoj mjeri ovisi o neujednačenosti frekvencijskog odziva antene: uz značajnu neujednačenost frekvencijskog odziva, pojedine televizijske kanale će antena primati sa značajnim slabljenjem ako se njihova frekvencija poklapa sa padom frekvencijskog odziva antene, što je posebno primjetno kada se daljinski primaju signali iz televizijskog centra.
Neujednačenost frekvencijskog odziva prijemnog i odašiljačkog puta zavisi ne samo od kvaliteta same antene, već i od kvaliteta njenog usklađivanja sa fiderom (kablom) i kvalitetom samog fidera (kabla).
U digitalnom signalu, neujednačen frekventni odziv iskrivljuje oblik primljenog i odaslanog signala.
Polarizacija elektromagnetnih talasa
Polarizacija elektromagnetnih talasa (francuska polarizacija; izvorni izvor: grčka polos axis, pol) je narušavanje aksijalne simetrije poprečnog talasa u odnosu na pravac prostiranja ovog talasa. U nepolarizovanom talasu oscilacije vektora pomaka i brzine s i v (u slučaju elastični talasi) ili vektori E i H jakosti električnog i magnetskog polja (u slučaju elektromagnetnih valova), u svakoj tački prostora u svim mogućim smjerovima u ravni okomitoj na smjer širenja vala, brzo i nasumično zamjenjuju jedan drugog , tako da nijedan od ovih pravaca oscilovanja nije preferencijalni. Poprečni talas će se zvati polarizovan ako u svakoj tački u prostoru smer oscilovanja ostane nepromenjen ili se menja tokom vremena prema određenom zakonu. Ravno polariziran (linearno polariziran) nazvat će se val sa konstantnim smjerom oscilacija, respektivno, vektori s ili E. Ako krajevi ovih vektora opisuju krugove ili elipse tokom vremena, tada će se val zvati kružno ili eliptički polariziran. Polarizovani talas može nastati: usled nedostatka aksijalne simetrije u emiteru koji pobuđuje talas; kada se talasi reflektuju i lome na granici između dva medija (vidi Brewsterov zakon); kada se talas širi u anizotropnom mediju (vidi Dvolom).
(vidi Veliki enciklopedijski politehnički rječnik)
U praksi: ako signal iz televizijskog centra dolazi u horizontalnoj polarizaciji, tada vibratori antene trebaju biti smješteni paralelno s uzemljenom ravninom, ako se signal prenosi u vertikalnoj polarizaciji, onda antenski vibratori trebaju biti smješteni okomito na uzemljenu ravninu, ako se signali prenose u dvije polarizacije, tada treba koristiti dvije antene i signali sa njih se zbrajaju. U području pouzdanog prijema možete postaviti jednu antenu pod uglom od 45 stepeni u odnosu na uzemljenje.
Satelitski televizijski signali se prenose na Zemlju u linearnoj i kružnoj polarizaciji. Za primanje takvih signala koriste se različiti pretvarači: na primjer, za Continent TV - linearni pretvarač, a za Tricolor TV - kružni pretvarač. Oblik i veličina ploče ne utiču na polarizaciju.
Ulazna impedansa antene
Važan parametar antene je ulazna impedansa: (antenna input impedance), koja je karakteriše kao opterećenje za predajni uređaj ili fider. Ulazna impedansa antene je omjer napona između priključne tačke (tačke pobude) antene i fidera, prema struji u tim tačkama.
Ako se antena napaja talasovodom, tada je ulazna impedancija određena refleksijama koje se javljaju na putu talasovoda. Ulazna impedansa antene sastoji se od zbira otpora zračenja antene i otpora na gubitke: Z = R(emisija) + R(pot). R(izl) je kompleksna veličina u opštem slučaju.
U rezonanciji, reaktivna komponenta ulazne impedanse mora biti nula. Na frekvencijama iznad rezonantne impedanse je induktivne prirode, a na frekvencijama ispod rezonantne je kapacitivne prirode, što uzrokuje gubitak snage na granicama radnog opsega antene. R (znoj) - otpornost antene na gubitke ovisi o mnogim faktorima, na primjer, njenoj blizini Zemljine površine ili vodljivih površina, omskih gubitaka u elementima i žicama antene i izolacijskih gubitaka. Ulazna impedancija antene mora biti usklađena sa karakterističnom impedancijom napojnog puta (ili sa izlaznom impedancijom predajnika) kako bi se u potonjem osigurao način rada blizak modu putujućeg talasa.
TV antene imaju ulaznu impedanciju: log periodična antena- 75 oma, na talasnom kanalu - 300 oma. Za antene talasnog kanala kada se koristi televizijski kabl sa karakterističnom impedancijom od 75 Ohma, potreban je odgovarajući uređaj, RF transformator.
Omjer stajaćih valova (SWR)
Odnos stojećeg talasa karakteriše stepen usklađenosti antene sa fiderom, kao i usklađenost izlaza predajnika i fidera. U praksi se dio prenesene energije uvijek reflektira i vraća predajniku. Reflektirana energija uzrokuje pregrijavanje odašiljača i može ga oštetiti.
SWR se izračunava na sljedeći način:
KSV = 1 / KBB = (U pad + U neg) / (U pad - U neg), gdje su U pad i U neg amplitude upadnih i reflektiranih elektromagnetnih valova.
U idealnom slučaju, SWR=1, vrijednosti do 1,5 se smatraju prihvatljivim.
Obrazac zračenja (DP)
Dijagram zračenja je jedna od najvizuelnijih karakteristika prijemnih svojstava antene. Obrasci smjera se konstruiraju u polarnim ili pravokutnim (kartezijanskim) koordinatama .
Razmotrimo, kao primjer, dijagram zračenja antene tipa „talasnog kanala“ konstruisane u polarnim koordinatama u horizontalnoj ravni (slika 1). Koordinatna mreža se sastoji od dva sistema linija. Jedan sistem linija predstavlja koncentrične krugove sa središtem u početku. Krug najvećeg polumjera odgovara maksimalnom EMF-u, čija se vrijednost konvencionalno pretpostavlja jednakom jedinici, a preostali krugovi odgovaraju srednjim vrijednostima EMF-a od jedan do nule. Drugi sistem linija koji formiraju koordinatnu mrežu je gomila pravih linija koje dijele središnji ugao od 360° na jednake dijelove. U našem primjeru, ovaj ugao je podijeljen na 36 dijelova od po 10°.
Pretpostavimo da radio talas dolazi iz pravca prikazanog na sl. 1 strelica (ugao 10°). Iz dijagrama zračenja jasno je da ovaj smjer dolaska radio vala odgovara maksimalnom EMF-u na terminalima antene. Prilikom prijema radio valova koji dolaze iz bilo kojeg drugog smjera, EMF na terminalima antene bit će manji. Na primjer, ako radio valovi stignu pod uglovima od 30 i 330° (tj. pod uglom od 30° u odnosu na osu antene od direktora), tada će vrijednost EMF-a biti jednaka maksimalno 0,7, pod uglovima od 40 i 320° - maksimalno 0,5 i sl.
Dijagram zračenja (slika 1) prikazuje tri karakteristična područja - 1, 2 i 3. Područje 1, koje odgovara najvišem nivou primljenog signala, naziva se glavnim ,
ili glavni režanj uzorka zračenja. Regije 2 i 3, koje se nalaze na strani reflektora antene, nazivaju se stražnji i bočni režnjevi dijagrama zračenja .
Prisustvo stražnjih i bočnih režnjeva ukazuje na to da antena prima radio valove ne samo sprijeda (sa strane direktora), već i sa stražnje (sa strane reflektora), što smanjuje otpornost prijema na buku. S tim u vezi, pri podešavanju antene nastoje smanjiti broj i nivo stražnjih i bočnih režnjeva.
Opisani dijagram zračenja, koji karakterizira ovisnost emf na terminalima antene o smjeru dolaska radio vala, često se naziva dijagram zračenja "polja". ,
budući da je EMF proporcionalan jačini elektromagnetnog polja u prijemnoj tački. Kvadriranjem EMF-a koji odgovara svakom smjeru dolaska radiotalasa, možemo dobiti obrazac zračenja snage (isprekidana linija na slici 2).
Za numeričku procjenu svojstava usmjerenosti antene koriste se koncepti ugla otvaranja glavnog režnja dijagrama zračenja i nivoa stražnjeg i bočnog režnja. Ugao otvaranja glavnog režnja dijagrama zračenja je ugao unutar kojeg emf na terminalima antene pada na nivo od 0,7 od maksimuma. Ugao otvaranja se takođe može odrediti pomoću uzorka usmerenosti snage, njegovim padom na nivo od 0,5 od maksimuma (ugao otvaranja pri „pola“ snage). U oba slučaja, numerička vrijednost ugla otvaranja je prirodno ista.
Nivo stražnjih i bočnih režnjeva naponskog obrasca
definira se kao omjer EMF-a na terminalima antene pri prijemu sa strane maksimuma zadnjeg ili bočnog režnja prema EMF-u sa strane maksimuma glavnog režnja. Kada antena ima nekoliko stražnjih i bočnih režnjeva različitih veličina, prikazan je nivo najvećeg režnja.
Koeficijent usmjerenja (DC)
Usmjereni koeficijent: (DC) odašiljačke antene - omjer kvadrata jačine polja koju stvara antena u smjeru glavnog režnja i kvadrata jačine polja koju stvara omnidirekciona ili usmjerena referentna antena (poluvalna vibrator - dipol, čiji je koeficijent usmjerenja u odnosu na hipotetičku omnidirekcionu antenu 1,64 ili 2,15 dB) sa istom ulaznom snagom. (KND) je bezdimenzionalna veličina i može se izraziti u decibelima (dB, dBi, dBd). Što je glavni režanj (LM) uži i što je niži nivo bočnih režnjeva, veća je usmerenost.
Stvarni dobitak antene u smislu snage u odnosu na hipotetički izotropni emiter ili polutalasni vibrator karakterizira koeficijent pojačanja snage KU (Power), koji je povezan s omjerom (efikasnosti):
KU (snaga) = KND - efikasnost (efikasnost antene)
Dobitak
Pojačanje antene (GF) je omjer snage na ulazu referentne antene i snage dovedene na ulaz dotične antene, pod uslovom da obje antene istovremeno stvaraju jednake vrijednosti jačine polja u datom smjeru. udaljenost pri emitovanju snage, a pri prijemu - omjer snaga, antena dodijeljenih usklađenim opterećenjima.
KU je bezdimenzionalna veličina i može se izraziti u decibelima (dB, dBi, dBd).
Pojačanje antene karakterizira povećanje snage (napona) koje se oslobađa u usklađenom opterećenju spojenom na izlazne terminale dotične antene, u poređenju sa "izotropnom" (tj. koja ima kružni uzorak) antenom ili, za na primjer, polutalasni vibrator. U ovom slučaju potrebno je uzeti u obzir svojstva usmjerenosti antene i gubitke u njoj (efikasnost). Za televizijske prijemne antene (KU) on je približno jednak koeficijentu usmjerenosti (DAC) antene, jer Efikasnost takvih antena je u rasponu od 0,93...0,96. Pojačanje širokopojasnih antena zavisi od frekvencije i nije ujednačeno u cijelom frekvencijskom opsegu. List sa podacima o anteni često pokazuje maksimalnu vrijednost (KV).
Faktor efikasnosti (efikasnost)
U načinu prijenosa, (efikasnost) je omjer snage koju emituje antena i snage koja joj se napaja, budući da postoje gubici u izlaznom stepenu predajnika, u fideru i samoj anteni, efikasnost antene je uvijek manja od 1. Kod prijemnih televizijskih antena efikasnost je u granicama od 0,93…0,96.
Temperatura buke
Temperatura šuma antene je karakteristika snage šuma antene u cijelom opsegu primljenih frekvencija. Antene same po sebi ne prave nikakvu buku. Izvor buke su objekti na Zemlji iu svemiru. Što je dijagram zračenja antene uži, to manje šuma utiče na njega. Na Zemlji buku stvaraju svi objekti, atmosfera i sama Zemlja, tako da šum antene zavisi od njenog elevacionog ugla i prisustva stranih objekata u pravcu prijema (grane drveća i sl.). aktivnost je također izvor buke. Tipična temperatura šuma parabolične antene prečnika 90 cm u Ku-pojasu za ugao elevacije od 30 stepeni je 25-30 K.
Šum okolnog prostora i prijemnog puta (konverter + prijemnik) povećava prag za stabilan rad prijemnog sistema za satelitski signal, to dovodi do povećanja veličine antene, jer; upotreba niskošumnih pretvarača i prijemnika daje manji efekat.