Ноу Інти, лекція, антени

Анотація: Правильна установка і настройка антен вимагає певних знань. Необхідно мати уявлення про діаграми спрямованості і поляризації антен. Правильний розрахунок коефіцієнта посилення на початковому етапі допоможе уникнути помилок і неправильної роботи антен при експлуатації. Необхідно також враховувати різного роду спотворення при передачі сигналу, які надають вкрай негативні вплив на нього. В цілому, лекція буде корисна для розуміння суті роботи антен.

визначення антени

Антену можна визначити як провідник, який використовується для випромінювання або уловлювання електромагнітної енергії з простору. Для передачі сигналу радіочастотні електричні імпульси передавача за допомогою антени перетворюються в електромагнітну енергію, яка випромінюється в навколишній простір. При отриманні сигналу енергія електромагнітних хвиль, що надходять на антену, перетворюється в радіочастотні електричні імпульси, після чого подається на приймач.

Як правило, при двостороннього зв'язку одна і та ж антена використовується як для прийому, так і для передачі сигналу. Такий підхід можливий, тому що будь-яка антена з рівною ефективністю поставляє енергію з навколишнього середовища до приймаючих терміналів і від передавальних терміналів в навколишнє середовище.

Для правильного налаштування антен розберемо деякі її характеристики.

діаграма спрямованості

Антени випромінюють енергію у всіх напрямках. Однак в більшості випадків ефективність передачі сигналу для різних напрямків неоднакова. Найбільш поширеним способом визначення ефективності антени є діаграма спрямованості. яка представляє собою залежність випромінюючих властивостей антени від просторових координат. Діаграми спрямованості антен представляються як двомірне поперечний переріз тривимірної діаграми.

Один з найбільш простих типів діаграми спрямованості відповідає ідеальному випадку так званої ізотропної антени. Під ізотропної антеною розуміють точку в просторі, яка випромінює енергію однаково в усіх напрямках. Діаграма спрямованості для ізотропної антени є сферою, центр якої збігається з положенням антени (рис. 11.1а). Відстань від антени до будь-якої точки діаграми спрямованості прямо пропорційно енергії, яка була випромінюючи антеною в даному напрямку. На рис. 11.1б представлений ще один ідеалізований випадок - спрямована антена з одним виділеним напрямком випромінювання (уздовж горизонтальної осі).

Мал. 11.1. діаграми спрямованості

Розмір діаграми спрямованості може бути довільним. Важливо лише, щоб в кожному напрямку були дотримані пропорції. Щоб на основі відносної відстані визначити наведену потужність в заданому напрямку, від точки розміщення антени до перетину з діаграмою спрямованості проводять пряму лінію під відповідним кутом нахилу. На рис. 11.1б для двох антен порівнюються два кута передачі сигналу (А і Б). Ізотропної антени відповідає ненаправленная кругова діаграма; вектори А і Б рівні за величиною.

поляризація антен

Важливою характеристикою антени є її поляризація. У системах радіодоступу використовують антени з вертикальною, горизонтальною і кругової (з правим і лівим обертанням) поляризациями (рис. 11.2).

Облік поляризації дозволяє отримати додаткові енергетичні переваги при вирішенні задач електромагнітної сумісності, плануванні зон обслуговування і т. Д. При заповненні певного простору точками доступу до граничного рівня, після якого взаємні радіоперешкоди починають заважати нормальній роботі мереж, досить змінити поляризацію антен, після чого можна продовжувати нарощувати радіомережа.

В плоскої електромагнітної хвилі вектори вертикального електричного і магнітного полів в кожен момент часу орієнтовані в просторі певним чином. Поляризація електромагнітної хвилі є її просторово-часовою характеристикою і визначається видом траєкторії, описуваної кінцем вектора електричного поля у фіксованій точці простору. На антенах з поляризацією на задній стороні є покажчик у вигляді стрілки, який і визначає необхідну поляризацію.

Мал. 11.2. Вертикальна (а) і горизонтальна (б) поляризації

При кругової або циклічної поляризації електромагнітне поле обертається навколо осі з певним циклом, або кроком, так, що в різних точках простору приймає або вертикальну, або горизонтальну поляризацію. Такий вид поляризації застосовується порівняно рідко.