Призначення антенно-фідерного пристрою

Виконала: Маратова А. М.

Група: АТ (АВ) 14 - 2,2

Перевірила: Каіпбек Г.М.

Антенно-фідерне пристрій (АФУ) - сукупність антени і фидерного тракту, що входить в якості складової частини в радіоелектронне виріб.

АФУ використовуються для передачі сигналів в системах радіозв'язку, радіомовлення, телебачення, а також інших радіотехнічних системах, які використовують для передачі сигналів радіохвилі. Функція антени полягає у випромінюванні або прийомі електромагнітних хвиль. Електричне підключення антени до джерела (споживачеві) може бути безпосереднім, а може здійснюватися за допомогою лінії передачі, оснащеної радіочастотними соединителями, тобто за допомогою фідера. Функція фідера - в передачі електромагнітного коливання від радіопередавача до входу антени і передачі електромагнітного коливання від антени до радіоприймача.

Передавальна антена перетворює енергію хвиль, що надходять з фідера від передавача до антени, в енергію вільних коливань, що поширюються в навколишньому просторі. Передавальна антена повинна не просто випромінювати електромагнітні хвилі, а забезпечувати найбільш раціональний розподіл енергії в просторі. У зв'язку з цим однією з основних характеристик передавальних антен є діаграма спрямованості (ДН) - залежність випромінюваного поля від положення точки спостереження (точка спостереження повинна знаходитися в далекій зоні - на незмінно великій відстані від антени). Вимоги до спрямованості коливаються в дуже широких межах від близьких до надісланим (системи радіомовлення та ефірного телебачення) до різко вираженої спрямованості в певному напрямку (далека космічна радіозв'язок, радіолокація, радіоастрономія і т. Д.). Спрямованість дозволяє без збільшення потужності передавача збільшити потужність поля, випромінюваного в даному напрямку, а також дозволяє зменшувати перешкоди сусіднім радіотехнічним системам, тобто сприяє вирішенню проблеми електромагнітної сумісності (ЕМС). Спрямованість можна отримати тільки коли розміри антени істотно перевищують довжину хвилі коливань.

Приймальна антена вловлює енергію вільних коливань і перетворює її в енергію хвиль, яка надходить з фідера на вхід приймача. Для прийомних антен діаграма спрямованості (ДН) - це залежність струму в навантаженні антени, тобто в кінцевому рахунку в приймальнику, або ЕРС наводиться на вході приймача, від напрямку приходу електромагнітної хвилі, опромінюючої антену. Наявність спрямованих властивостей у прийомних антен дозволяє не тільки збільшувати потужність виділяється струмом в навантаженні, але і істотно послаблювати прийом різного роду перешкод, тобто підвищує якість прийому.

Будь-яку передавальну антену можна використовувати і для прийому електромагнітних хвиль і взагалі кажучи, навпаки, проте від цього годі було що вони однакові по конструкції.

Важливу роль в роботі антенних пристроїв грає лінія передач (фідер), яка передає енергію від генератора до антени (в передавальному режимі) або від антени до приймача (в режимі прийому).

Основні вимоги до фідера зводяться до його електрогерметічності (відсутності випромінювання енергії з фідера) і малим тепловим втратам. У передавальному режимі хвильовий опір фідера має бути погоджено з вхідним опором антени (що забезпечує в фідері режим біжучої хвилі) і з виходом передавача (для максимальної віддачі потужності). У приймальному режимі узгодження входу приймача з хвильовим опором фідера забезпечує в останньому режим біжучої хвилі. Узгодження ж хвильового опору фідера з опором навантаження - умова максимальної віддачі потужності в навантаження приймача. Залежно від діапазону радіохвиль застосовують різні типи фідерів:

· Двох або багато-провідні повітряні фідери

· Хвилеводи прямокутного, круглого або еліптичного перетинів

· Лінії з поверхневою хвилею

«Хороша антена - кращий підсилювач високої частоти»

Радіозв'язок між двома пунктами, розташованими на поверхні Землі здійснюється просторовими і поверхневими хвилями.

В даний час в радіотехніці використовуються частоти від 1,5 × 104 до 3 × 1011 Гц. Радіохвилі з урахуванням особливостей їх поширення діляться на п'ять діапазонів, а діапазон ультракоротких хвиль додатково ділиться на п'ять піддіапазонів.

Ультракороткі хвилі (УКХ) відрізняються від більш довгих хвиль багатьма ознаками і властивостями. Так, наприклад, вони поширюються переважно прямолінійно і майже не оминають природних і штучних перешкод (гір, високих будівель), що зустрічаються на їхньому шляху. На поширення ультракоротких хвиль, особливо дециметрових, сантиметрових і міліметрових, істотний вплив роблять рельєф місцевості, різні перешкоди, а також метеорологічні умови. Сантиметрові і міліметрові хвилі сильно поглинаються атмосферними опадами (дощем, снігом) і газами атмосфери (киснем, водяною парою), що призводить до швидкого ослаблення напруженості поля.

В даний час в діапазоні УКХ організовано як телевізійне мовлення, так і високоякісне радіомовлення, а також системи радіозв'язку.

Для збільшення дальності передач на УКХ антени піднімають над землею якомога вище.

У процесі організації зв'язку, звукового і телевізійного мовлення широко застосовуються радіозасоби, що забезпечують випромінювання і прийом радіохвиль.

Антени можна класифікувати за різними ознаками. На перший погляд може здатися зручним розділити всі антени за характером їх використання на дві групи: що передають і прийомні. Однак між властивостями передавальних і приймальних антен існує цілком певний зв'язок, отже, не має сенсу вивчати ці антени окремо. Можна також відзначити, що на багатьох радіостанціях одна і та ж антена одночасно служить як для передачі, так і для прийому.

Часто прийнято класифікувати антени по діапазонах хвиль. Для коротких і більш довгих хвиль характерним є застосування антен з проводів порівняно невеликого поперечного перерізу (лінійних провідників). Для дециметрових і більш коротких хвиль застосовуються антени, у яких струми протікають по проводять поверхонь, які мають великі розміри в порівнянні з довжиною хвилі.

Призначення антенно-фідерного пристрою

Антенно-фідерні пристрої (АФУ) - призначаються для передачі сигналів в системах радіозв'язку, радіомовлення, телебачення, а також інших радіотехнічних системах, які використовують для передачі інформації вільне поширення радіохвиль.

Хоча антена і фідер і є самостійними елементами, їх характеристики сильно взаємопов'язані і їх часто розглядають як єдине ціле - антенно-фідерне пристрій (АФУ).

Функції антен в зазначених системах зводяться до випромінювання або прийому електромагнітних хвиль. Відповідно розрізняють передають і прийомні антени, що підключаються або до передавача, або до приймача. Підключення здійснюється зазвичай не безпосередньо, а за допомогою ліній передачі енергії - фідерів.

Фідер-лінія передачі електромагнітних хвиль від генератора до антени (в передавальному режимі) або від антени до приймача (в режимі прийому).

У багатьох випадках практичного використання радіотехнічної апаратури антена виявляється віддаленої від передавача або приймача на деяку відстань. На коротких і метрових хвилях яку часто виявляється значним у порівнянні з довжиною хвилі. У таких випадках антена з'єднується з передавачем або приймачем за допомогою фідерної системи, що складається з фідерної лінії і перехідного пристрою між антеною та фідером.

Основні вимоги до фідера зводяться до його електрогерметічності (відсутності випромінювання енергії з фідера) і малим тепловим втратам. Залежно від діапазону радіохвиль застосовують різні типи фідерів:

·-Двох або багатопровідні повітряні фідери

· -волноводи прямокутного, круглого або еліптичного перетинів

· -лінії з поверхневою хвилею.

Антена - пристрій для випромінювання і прийому радіохвиль, вона є перетворювачем електричного струму радіочастотного діапазону в електромагнітне випромінювання, і навпаки.

Вимоги, що пред'являються до антени, різні в залежності від призначення радіостанції. Так, наприклад, в разі роботи радіомовної станції, яка обслуговує певний район, в центрі якого вона розташована, передавальна антена, як правило, повинна створювати рівномірний випромінювання на всі боки, т. Е. Має бути не спрямованої в горизонтальній площині. З іншого боку, антена, наприклад, радіолокаційної станції, повинна концентрувати випромінювання в малому тілесному куті, т. Е. Має бути остронаправленной. До приймальні антени часто пред'являється також вимога спрямованої дії, т. Е. Вимога більш ефективного, прийому хвиль, що приходять з певних напрямків. Просторова вибірковість прийомної антени поряд з частотної вибірковістю і застосуванням спеціальних фільтрів в радіоприймачі є дієвим засобом боротьби з зовнішніми перешкодами, природними і штучними. Таким чином, поряд з вимогою ефективного випромінювання або прийому радіохвиль до антени ставиться вимога певного розподілу в просторі потоку потужності випромінюваних хвиль.

Антени часто класифікуються за діапазонами хвиль. Для коротких і більш довгих хвиль характерним є застосування антен з проводів порівняно невеликого поперечного перерізу (лінійних провідників). Для дециметрових і більш коротких хвиль застосовуються антени, у яких струми протікають по проводять поверхонь, які мають великі розміри в порівнянні з довжиною хвилі.

Всі антени зручно розділити на дві великі групи:

· -антенние решітки, елементами яких є або лінійні, або апертурні випромінювачі.

Лінійна антена - тонкий металевий дріт, в якому збуджений змінний електричний струм, або вузька щілину в металевому екрані, між краями якої прикладена змінна електрична напруга. Лінійними антенами називаються будь-які випромінюють системи малого (в порівнянні з довжиною) поперечного розміру і зі змінними струмами, поточними уздовж осі системи. У лінійних антен розмір поперечного перерізу багато менше довжини хвилі.

Характерним для лінійних антен є те, що розподіл струму вздовж їх осі мало залежить від конфігурації дроти. Тому до лінійним антен відносяться не тільки прямолінійні антени але також викривлені, вигнуті і згорнуті дроти і щілини, якщо їх поперечні розміри багато менше поздовжніх і менше довжини хвилі, такі як:

· -сімметрічние і несиметричні вібратори і антени,

· -проволочние антени біжучої хвилі (в тому числі спіральні),

· -Тонкий щілинні антени стоять і біжучих хвиль.

Апертурні антени - у них можна визначити деяку обмежену уявну поверхню, через яку проходить весь потік випромінюваної (прийнятої) електромагнітної енергії - апертуру або розкривши, часто представляється у вигляді площині. Розміри розкриву зазвичай багато більше довжини хвилі. приклади:

· -пірамідальная рупорна антена,

· -зеркальная параболічна антена,

· -відкриті випромінюють кінці хвилеводів.

Антенна решітка - антена, що складається з декількох однотипних випромінювачів, певним чином розташованих у просторі і порушуваних одним генератором йди декількома когерентними генераторами. Тут вдається отримати як необхідну просторовий розподіл випромінюваної енергії, так і потрібне управління та часу цим розподілом. Типова антенна решітка - діректорной антена УКВ - лінійна решітка з напівхвильових симетричних вібраторів.

Вібратори. в залежності від довжини плеча, бувають полуволновой і хвильові; тобто при довжині плеча l, що дорівнює половині прийнятої (переданої) хвилі? - полуволновой, при l =? - хвильової вібратор.

Опір випромінювання півхвильового вібратора одно 73? Ом. Його ккд дуже високий (понад 90%).

Внаслідок своєї більшої протяжності хвильової вібратор кілька ефективніше, ніж полуволновий, і має більше посилення.

Так як вібратор є провідник, відкритий на кінцях, то його можна розглядати як відкритий коливальний контур. Його резонансна частота визначається індуктивністю і ємністю вібратора, що залежить від його геометричних розмірів.

Майже всі антени короткохвильового і ультракороткохвильового діапазонів являють собою комбінації з напівхвильових вібраторів.

Якщо фідер підключений до вібратора в його середині, такий випромінювач носить назву симетричного.

Полуволновой вібратори можуть бути з'єднані у вигляді шлейфу, при цьому утворюється петлевий вібратор. Різновидом простого петлевого вібратора є подвійний петлевий вібратор. Смуга пропускання петльових вібраторів більше, ніж у простого вібратора.