Antena este un sistem de conductori care servește pentru a emite unde radio în stația de transmisie și pentru a capta unde radio în stația de recepție. Cu alte cuvinte, antena efectuează conversia energiei curente de înaltă frecvență în energia undelor radio sau, dimpotrivă, convertește energia undelor radio în energie de curent de înaltă frecvență.
Pentru prima dată în lume pentru a aplica antena Popov. Mai târziu, oamenii de știință sovietici au făcut în teoria și tehnica contribuției mare de ansambluri de antene MV Shuleikin AA Pistol'kors, VV Tatarinov, Bonch-Bruevich, AL monetării, 3. G. Eisenberg și altele. În Uniunea Sovietică, multe dintre tipurile de antenă originale au fost elaborate și puse în aplicare.
Dispozitivul de antenă, în multe cazuri, în plus față de antena care servește pentru emisia sau recepția undelor radio include o altă linie de alimentare care servește pentru transmisia cu pierderi minime de unde electromagnetice de la emițător la antena sau de la antena la receptor. Pentru buna funcționare a dispozitivului de antenă în sine liniile de alimentare nu ar trebui să aibă un efect de antenă, de ex., E. Emit sau primesc unde radio.
Este acceptat să se împartă antenele în cele care transmit și primesc, deși în principiu nu există o diferență fundamentală între acestea în dispozitiv. Antena de emisie trebuie să emită undele electromagnetice în direcția dorită cu cea mai mare energie posibilă. În antena receptoare, undele radio care ajung într-o anumită direcție trebuie să creeze oscilații cu cât mai multă energie posibilă.
Dispozitivele de antenă au proprietatea de reversibilitate. Aceasta înseamnă că orice antenă de transmisie, de regulă, poate funcționa ca antenă de recepție și invers. În plus, dacă un antevna care funcționează ca dispozitiv de transmisie are anumite proprietăți, atunci proprietățile similare rămân chiar și în cazul utilizării acestei antene pentru recepție. De exemplu, dacă antena radiază cel mai bine undele într-o anumită direcție, atunci va primi cele mai bune valuri care vin din aceeași direcție. În practică, uneori antenele de transmisie și recepție au încă unele diferențe.
Să ne gândim în primul rând la principiile elementare ale dispozitivului și la funcționarea celor mai simple antene.
Un circuit oscilant închis, având dimensiuni mici în comparație cu lungimea de undă, emite foarte rău unde electromagnetice. Acest lucru poate fi explicat după cum urmează.
Undele electromagnetice sunt radiate de un conductor prin care trece un curent de înaltă frecvență. Dacă firul este îndoit în Fig. Direcțiile opuse ale curenților în elementele circuitului oscilant ca o buclă (figura 1a), apoi în două jumătăți, curenții sunt direcționați în direcții opuse.
Fig.1 - Direcții opuse ale curenților în elementele circuitului oscilator.
Valurile produse de acești curenți sunt opuși în fază și, dacă distanța dintre firele d este mică în comparație cu lungimea de undă, atunci aceste valuri vor fi distruse reciproc în spațiu.
Astfel, firul sub forma unei bucle aproape nu emit unde electromagnetice. Același lucru se poate face și cu un fir sub formă de bobină rectangulară sau rotundă (fig.1 (b) și (c)), care este mult mai mică decât lungimea de undă. Curenții din laturile opuse ale direcției pătrate sunt îndreptate în direcții diferite, iar undele create de acești curenți au faze opuse. Într-o direcție perpendiculară pe planul revoluției, aceste valuri se întrerup reciproc. Și în direcția de-a lungul planului turnului, schimbarea de fază între aceste valuri diferă ușor de la 180 °, deoarece unul dintre valuri trece o traiectorie suplimentară egală cu d, și oarecum rămâne în fază. Dar dacă partea revoluției este mult mai mică decât lungimea de undă, atunci decalajul este neglijabil și practic valurile care merg în această direcție sunt, de asemenea, distruse reciproc.
La diametru mic firele elicoidale circular fiecare element dat, de exemplu, elementul A din Fig.1 în corespunde unui alt element diametral opus (B din figura 1 b), în care curenții din aceste elemente de indicare în direcții diferite. Valurile create de aceste elemente au faze opuse și sunt practic distruse reciproc.
Dacă dimensiunea d a fost o fracțiune apreciabilă a lungime de undă X, undele de călătorie într-o direcție de-a lungul planului bobinei din laturile opuse ale acesteia, ar avea o schimbare de fază substanțial diferită de 180 °, deoarece unul dintre unda să fie decalat în mod evident, și, prin urmare, valuri de distrugere reciprocă nu ar funcționa. Numai în direcția perpendiculară pe bobina, valurile care merg la aceeași lungime și reciproc moduri de a distruge reciproc.
În circuitele oscilatorii de radiotelefonie care funcționează pe valuri medii și scurte, oscilațiile bobinelor au de obicei un diametru de ordinul câtorva centimetri, iar lungimea de undă este măsurată în zeci și sute de metri. Cu un astfel de raport, se poate presupune practic că fiecare bobină separat nu radiază și, prin urmare, întreaga bobină ca întreg nu va radia.
Întregul contur pe aceste valuri poate fi reprezentat ca o revoluție, în elemente opuse ale căror curenți curg în direcții diferite. În firele de conectare AB și VG (figura 1), curenții au direcții opuse. Același lucru se poate spune despre curenții din secțiunile AB și BG, adică în bobină și în condensator. Deoarece dimensiunile geometrice ale conturului sunt mici în comparație cu lungimea de undă, conturul emite practic foarte puțin.
Cu toate acestea, este posibilă schimbarea dispozitivului circuitului oscilant, astfel încât în elementele sale individuale curenții să aibă aceeași direcție în spațiu, adică Oscilațiile din elementele individuale ale circuitului vor coincide în fază. Apoi, undele create de aceste elemente nu se vor anula reciproc, iar radiațiile semnificative vor fi obținute. Aceasta se realizează prin transformarea bucla închisă (figura 2a) într-un circuit deschis, adică în antena.
Fig. 2 - Conversia unei buclă închisă într-un circuit deschis
Dacă extindeți plăcile condensatoarelor și puneți firele de conectare într-o linie dreaptă (fig. 2-6), atunci direcțiile curentului din aceste fire vor fi identice. Un astfel de circuit de iradiază undelor este încă insuficientă, deoarece nici o bobina de emisie, iar curenții curge prin plăcile condensatorului sunt îndreptate în direcții opuse și în unghiuri drepte față de curenții din firele de legătură.
O creștere suplimentară a radiației valurilor se obține dacă firul bobinei este tras în linie dreaptă și sunt utilizate fire de lungime suficientă pentru a crea capacitatea necesară (figura 2c). Apoi, direcția curentului în toate elementele firului va fi aceeași, adică oscilațiile în toate părțile firului vor fi făcute în aceleași faze și radiația undelor devine cea mai mare. Astfel, conturul deschis în cel mai simplu caz este un fir rectiliniu. În practică, totuși, o mică bobină Lee este de obicei lăsată să comunice cu generatorul (figura 2d).
Fiecare fir are propria sa inductanță și capacitate proprie, distribuită de-a lungul lungimii sale și, prin urmare, este un fel de circuit oscilator în care este posibil să se obțină oscilații electrice libere. În diagrama (figura 3a) în poziția 1 a comutatorului P, ambele jumătăți ale firului sunt încărcate de la bateria B.
Fig.3 - Schema excitării oscilațiilor libere în circuit deschis și proces oscilator în acesta.
Dacă comutatorul este deplasat în poziția 2, atunci electronii se vor deplasa de-a lungul firului în direcția de la jumătatea inferioară la cea superioară și apoi în direcția opusă, adică în cablu vor apărea oscilații amortizate libere.
Fazele individuale ale procesului oscilator din sârmă sunt prezentate în figura 3b. Partea superioară a figurii prezintă distribuția câmpurilor electrice și magnetice, iar în partea inferioară - graficul variației curentului și tensiunii în antena.
Tensiunea din orice punct al antenei este denumită de obicei diferența de potențial dintre un punct dat și un punct plasat simetric pe a doua jumătate a firului. Parcela actuală arată, de asemenea, schimbarea rezistenței câmpului magnetic, iar graficul de tensiune este modificarea intensității câmpului electric. Pe (fig.3-6), graficul de tensiune și câmpul electric corespunzător sunt reprezentate de o linie punctată, iar graficul curent și câmpul magnetic corespunzător sunt arătate printr-o linie solidă.
La momentul inițial (0 în figura 3-6), firul are energia potențială a câmpului electric al încărcărilor concentrate pe jumătățile superioare și inferioare ale firului. Nu există încă curent, iar diferența de potențial are o valoare maximă. Atunci când electronii se deplasează de-a lungul firului, crește curentul, iar tensiunea scade, iar energia câmpului electric trece peste energia cinetică a câmpului magnetic creată de curent. După un sfert de perioadă, câmpul electric este înlocuit cu un câmp magnetic. În acest moment (1 în figura 3b) curentul este maxim și tensiunea este zero. Apoi, curentul și câmpul magnetic scad. Există o aeu de auto-inducție care susține mișcarea electronilor, iar firul este reîncărcat. Energia este transferată de la câmpul magnetic la câmpul electric. Până la sfârșitul celui de-al doilea trimestru al perioadei (momentul 2), energia este din nou concentrată în câmpul electric, dar direcția câmpului sa inversat. Mai mult, în timpul următoarei jumătăți a perioadei, întregul proces este repetat în direcția opusă și starea inițială este restabilită.
La momentele intermediare, nereprezentate în figura superioară, există simultan câmpuri electrice și magnetice, deoarece energia este distribuită între ambele câmpuri. Câmpurile electrice și magnetice există de-a lungul întregului fir, câmpul magnetic fiind cel mai puternic în mijlocul firului, unde curentul este cel mai mare, iar la capetele firului curentul este zero și câmpul magnetic este absent.
Buclele deschise, care reprezintă un fir rectiliniu în care pot apărea oscilații electrice libere, se numesc vibratoare simetrice sau, mai simplu, un vibrator sau un dipol. Pentru a obține oscilații neinflamate, acesta este conectat cu generatorul, de exemplu, printr-o cuplare inductivă (figura 4). În cel mai simplu caz, dispozitivul de antenă pentru valuri lungi, medii și uneori scurte poate fi efectuat după cum urmează. Dacă este posibil, deasupra solului, antena însăși este suspendată; sistemul de sârmă, care joacă rolul unei plăci de condensator. Cel de-al doilea capac este un sol sau un al doilea fir, numit contragreutate și suspendat jos deasupra solului.
Fig.4 - Cuplajul inductiv al unei bucșe deschise cu un generator
Un astfel de dispozitiv de antenă este asimetric. Capacitatea Ca între antena și sol (sau contragreutate) atinge zeci sau chiar sute de picofarade. În mod schematic, dispozitivele de antenă cu împământare și contragreutate sunt arătate pe (Fig.5a) I b. În aceleași figuri, sunt indicate denumirile antenei, solului și contragreutatei utilizate în sistemele de radioteleviziune.
Fig.5 - Dispozitiv de antenă cu masă (a) și anti-greutate (b)
Trimiteți-le prietenilor: