Jak se liší přijímací anténa od vysílací antény?

Úspěšný provoz rádiových linek závisí nejen na konstrukčních prvcích a kvalitě výroby rádiových zařízení. Při stavbě a provozu rádiových vedení je nutné vzít v úvahu charakteristiky šíření rádiových vln po dráze od vysílací k přijímací anténě. Tyto vlastnosti se liší v závislosti na frekvenčním rozsahu. Rozdělení rádiových vln do dosahů v souladu s Radiokomunikačním řádem je uvedeno v tabulce. 1.1.

Tabulka 1.1. Klasifikace dělení rádiových vln do rozsahů

Frekvence Vlnová délka Metrický název vlnového rozsahu Název frekvenčního rozsahu Vlnové dílčí pásmo
Od 30 do XNUMX kHz od 100 do 10 km Myriametr Velmi nízké (VLF) Extra dlouhé (U.S.L.)
30 až 300 kHz Od 10 do 1 km Kilometr Nízká (LF) Dlouhé (LW)
0,3 až 3 MHz Od 1 km do 100 m Hektometrické Středy (středy) střední (SV)
Od 30 do XNUMX MHz 100 až 10 m Dekametr Výšky (HF) Krátké (HF)
30 až 300 MHz 10 až 1 m Metr Ultra vysoká (UHF)
0,3 až 3 GHz; Od 1 m do 1 dm decimetr Ultra vysoká (mikrovlnná trouba) Ultrakrátké VHF
3 až 30 GHz Od 10 do 1 cm Centimetr Extrémně vysoké EHF

Rádiové vlny na rádiových spojích se šíří v přírodních podmínkách a tyto podmínky jsou různé a proměnlivé. V první řadě je potřeba vzít v úvahu. Že Země je kulatá. Elektromagnetické vibrace samy o sobě informace nenesou. Pro přenos informací je nutné vložit otisk na elektromagnetické vibrace, zprávy, tzn. používat vysokofrekvenční elektromagnetické oscilace pouze jako nosič zprávy obsahující informaci. Za tímto účelem je nutné změnit jeden nebo více parametrů nosné vlny (například amplitudu, frekvenci, fázi) v souladu se změnami ve zprávě.

Antény jsou povinným prvkem každého radiokomunikačního systému, rozhlasového vysílání, televize, ale i dalších rádiových systémů, které využívají k přenosu informací volné šíření rádiových vln.

Vysílací anténa přeměňuje energii vysokofrekvenčních elektromagnetických kmitů soustředěných ve výstupních oscilačních obvodech rádiového vysílače na energii vyzařovaných rádiových vln. Převod je založen na skutečnosti, že jak známo, střídavý elektrický proud je zdrojem elektromagnetického vlnění. Tuto vlastnost střídavého elektrického proudu poprvé prokázal G. Hertz v 80. letech. 19. století podle děl J. Maxwella.

READ
Jak přimět stromy, aby rostly rychleji v týmu Minecraft?

Přijímací anténa plní opačnou funkci – přeměňuje energii šířících se rádiových vln na energii soustředěnou ve vstupních oscilačních obvodech přijímače. Tvary, velikosti a provedení antén jsou různé a závisí na délce vysílaných nebo přijímaných vln a účelu antén. Antény se používají ve formě kusu drátu, kombinace takových kusů, odrazná kovová zrcadla různých konfigurací, dutiny s kovovými stěnami, ve kterých jsou vyříznuty štěrbiny, spirály kovových drátů atd.

Každý systém přenosu signálu se skládá ze tří hlavních částí: vysílací zařízení, přijímací zařízení a mezičlánek – spojovací vedení. V rádiovém spojení hraje roli mezičlánku médium, prostor, ve kterém se šíří rádiové vlny. U mobilních komunikací se rádiové vlny šíří po přirozených cestách, tzn. v podmínkách, kdy prostředím je povrch a atmosféra Země nebo vesmíru. Prostředí šíření rádiových vln je spojení v rádiovém vedení, které je prakticky nemožné ovládat. Ve volném prostoru se elektromagnetické vlny šíří radiálně od zdroje rychlostí c = 3×10 m/sa nedochází k absorpci.

Anténa je nezbytnou součástí každého rádiového vysílacího a přijímacího zařízení. Pomocí napáječů (přenosových vedení) je vysílací anténa připojena k rádiovému vysílači a přijímací anténa k rádiovému přijímači. V napáječech se šíří vázané (řízené) elektromagnetické vlny, tedy střídavá elektromagnetická pole, která jsou spojena s náboji a proudy. Volné elektromagnetické vlny se šíří mezi anténami (v rádiovém komunikačním vedení). Vázané i volné vlny jsou rádiové signály. To znamená, že zařízení anténa-napáječ musí být navrženo pro ekonomickou přeměnu energie spřažených vln na energii vln volných (a naopak), jakož i pro nezkreslenou reprodukci přenášené informace.

Tím není účel antény vyčerpán. Během procesu šíření jsou rádiové vlny rozptýleny mimo rádiovou komunikační linku a pohlcovány okolím. Pokud je směr radiové komunikace známý a omezený, lze ztráty snížit koncentrací vyzařovaných vln do určitých směrů.

Vysílací anténa je tedy navržena tak, aby přeměňovala energii rádiového signálu ve formě spřažených elektromagnetických vln na energii rádiového signálu ve formě volných elektromagnetických vln, které jsou vyzařovány v určených směrech.

Přijímací anténa je navržena tak, aby přeměňovala energii rádiového signálu obsaženou ve volných elektromagnetických vlnách, které přicházejí z daných směrů, na energii rádiového signálu, která má formu spřažených elektromagnetických vln.

READ
Proč vypadají zuby po rovnátkách jako koňské?

Povaha procesů probíhajících ve vysílacích a přijímacích anténách naznačuje jejich reverzibilitu. Zde můžeme nakreslit analogii s dynamem a elektromotorem: dynamo přeměňuje mechanickou energii na elektrickou energii a elektromotor přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii, a proto jsou dynamo a elektromotor reverzibilní.

Reverzibilita antén je vyjádřena v zásadní možnosti použití stejné antény jako vysílací i přijímací antény a v zachování hlavních parametrů antény beze změny při přechodu z vysílacího do přijímacího režimu a zpět.

Tento princip má velký praktický význam. Zejména všechny pulzní radarové stanice, stejně jako letadla a další mobilní radiostanice určené pro komunikaci, mají zpravidla společnou anténu pro vysílání a příjem.

Blokové schéma antény

V obvodu konkrétní antény lze rozlišit tyto prvky: vstup, přizpůsobovací zařízení, rozdělovač a vyzařovací systém (obr. 16). Anténním vstupem se obvykle rozumí průřez přenosového vedení s vlnou daného typu. Poloha tohoto úseku musí být přesně vyznačena, což je nutné pro jednoznačný elektrický výpočet dráhy. Moderní antény mohou mít několik a někdy stovky nebo tisíce vstupů. Tyto vstupy lze použít k současnému provozu antény na různých frekvencích nebo k nezávislému generování několika různých směrových charakteristik.

Rýže. 16. Blokové schéma antény

Přizpůsobovací zařízení je navrženo tak, aby poskytovalo režim napájecího vedení co nejblíže postupné vlně. Spolu s konvenčními úzkopásmovými a širokopásmovými schématy přizpůsobení antény často využívají možnosti přizpůsobení vstupu racionálním výběrem řady konstrukčních velikostí v distributoru.

Anténní rozvaděč je konstrukce z vodičů a dielektrika a je navržena tak, aby vytvořila požadovaný distribuční zákon vyzařujících proudů, zajišťující vytvoření požadovaných směrových charakteristik.

Konečně, vyzařovací systém je oblast prostoru, ve které proudí proudy, které budí elektromagnetické vlny. Vzhledem k principu reverzibility antény lze stejný název zachovat i pro přijímací antény. Vyzařovací systém může zahrnovat jak skutečné elektrické proudy tekoucí po kovových površích, tak ekvivalentní fiktivní elektrické a magnetické proudy na uzavřených površích obklopujících anténu, stejně jako elektrické a magnetické polarizační proudy v objemech obsazených magnetodielektrikem. Oddělení rozdělovače a vyzařovacího systému je spojeno s tradičním přístupem, podle kterého se výpočet antény dělí na dvě části: vnitřní problém a vnější problém. Vnitřním úkolem je najít distribuční funkce vysokofrekvenčních proudů ve vyzařovací soustavě. Ve vnějším problému se na základě známého rozložení proudů určí elektromagnetické pole antény a parametry jej charakterizující (šířka paprsku, úroveň bočního vyzařování, směrový koeficient atd.).

READ
Co dělat s hrozny na podzim po sklizni?

Rozdělení výpočtu antény na externí a interní problémy je vhodné ve dvou případech: 1) při vytváření přibližných metod pro analýzu charakteristik antén známé konstrukce, založených na uhodnutí zamýšleného řešení složitějšího vnitřního problému; 2) při konstrukci metod pro syntézu antén s danými charakteristikami vyzařovacího pole. V tomto případě předběžné stanovení požadovaného rozložení proudu ve vyzařovacím systému usnadňuje návrh vhodného rozdělovače.

příklad. Dvouzrcadlová parabolická anténa (obr. 17). Vyzařovacím systémem této antény je apertura (neboli apertura), tedy rovná pomyslná plocha, která zakrývá výstupní otvor hlavního parabolického zrcadla. Předpokládá se, že tento povrch je obtékán ekvivalentními elektrickými a magnetickými proudy. Hlavní a malé zrcátko spolu s posuvem klaksonu tvoří konstrukci rozdělovače.

Rýže. 17. Dvouzrcadlová parabolická anténa:

a – diagram dráhy paprsku; b – rozložení vyzařovacích proudů po poloměru

Samostatné přizpůsobovací zařízení je umístěno v místě přechodu vstupního vlnovodu do přívodu zvukovodu.

Rozměry apertury parabolické antény jsou desítky a stovkykrát větší než pracovní vlnová délka, takže rozložení lze vypočítat pomocí metod geometrické optiky (dráha paprsků v takové anténě je podobná dráze paprsků v optické reflektor). Někdy se při přesnějším výpočtu parabolické antény jako vyzařovacího systému místo ekvivalentních elektrických magnetických proudů v aperturě používají skutečné elektrické proudy indukované polem pomocného zrcadla a napájením na povrchu hlavního zrcadla. V závislosti na použitém přístupu lze tedy vyzařovací systém stejné antény definovat různými způsoby.

Rate article
Add a comment

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: