Антенна для приема и передачи: описание, принцип действия

Сергей Коновалов

Мастер-универсал

Содержание

...

Интернет и телевидение

Антенна — устройство, принимающее или излучающее радиоволны. Первый излучатель, известный как диполь или симметричный вибратор Герца, появился в 1887–88 гг. Немецкий физик доказал на практике существование электромагнитных волн, подтвердил теоретические уравнения Максвелла.

Уже в 1895–96 гг. русским ученым А.С. Поповым были создана действующая антенна несимметричного вида, где одним из проводников выступала Земля. В это же время итальянский инженер Г. Маркони также изобрел подобное устройство и использовал его в практических целях.

Основные характеристики антенн

Все беспроводные технологии передачи данных основаны на распространении электромагнитных волн в пространстве. Антенна для приема принимает радиоволны и преобразует их в высокочастотные колебания. Передающее устройство, наоборот, превращает электромагнитные колебания, поступающие от передатчика, в волны, которые распространяются в пространстве.

Таблица 1 Основные параметры

Наименование	Описание
Диаграмма направленности	Эта характеристика показывает направление излучения электромагнитных волн и мощность потока. Устройства могут быть всенаправленными, т. е. излучающими во всех направлениях, слабо и остронаправленными
КПД (коэффициент полезного действия)	Потери при работе должны быть низкими, поэтому в качестве элементов используют диэлектрики и металлы с высокой проводимостью
Согласование передающей линии с антенной	Система должна противодействовать отраженным волнам, иначе снизится мощность, возникнут помехи. Нужно соблюдать равенство входного и волнового сопротивления линии
Габаритные размеры антенны	Простейший симметричный вибратор состоит из двух проводников длиной 1/4 волны. В метровом диапазоне с излучением 200 МГц длина волны 1,5 м, тогда расчетная длина проводника составит 0,375 м. Беспредельное увеличение размеров бесполезно, т. к. увеличение площади приема и применение узконаправленной диаграммы требует повышения точности изготовления при сохранности во времени поверхности, на которую воздействуют деформации от ветра, тепла и собственного веса

Подбирая излучатели можно изготовить устройство с любой диаграммой направленности, но обычно проектировщики находят компромиссное решение, достигая точности воспроизводства диаграммы сравнением с такими показателями как:

стоимость реализации;
КПД;
простота конструкции;
легкость изготовления.

Принцип действия в режимах приема и передачи

Первая антенна — симметричный вибратор Герца. На деле устройство практически не используется.

Форма и конструкция устройства, будь то антенна для телевидения или радиотелескоп для изучения вселенной, зависит от назначения и длины волны, которая реализуется для этого устройства. Широко распространены металлические рупоры, отрезки/ системы проводников.

Также нашли применение волноводы:

из металла;
из диэлектрика;
с щелями, прорезанными в металлических стенках.

Для улучшения диаграммы направленности используют линзы и рефлекторы, которые устанавливают на излучатели.

Конструктивно антенна представляет собой систему проводников, соединенных напрямую или через специальный тракт — линию питания, с передающим или принимающим устройством.

В систему излучения входят:

генератор/ источник колебаний;
фидерный («питающий/ подающий» от слова «feed» — питать/ подавать) тракт;
излучатель, т. е передающая антенна.

При передаче источник, которым может выступать радиопередатчик, создает переменный электрический ток, протекающий по проводникам антенны. Согласно закону Ампера вокруг токопроводящих элементов порождается магнитное поле, изменяющееся во времени. Оно, в свою очередь, не только воздействует на ток, проходящий по проводникам, но и создает по закону Фарадея переменное вихревое электрическое поле, которое воспроизводит магнитное поле и т. д. Таким образом получаются электромагнитные волны, излучаемые в пространство антенной.

Система приема:

принимающая антенна;
фидер;
приемник.

Приемная антенна работает так. На проводники устройства падают волны электромагнитного поля, наводя в них токи. Через фидер эти наведенные токи поступают во входной импеданс (комплексное сопротивление между двумя узлами цепи / полюсами двухполюсника) приемника, порождая напряжение.

Область применения антенн

Диапазон волн колеблется от долей мм до десятков километров. Отсюда сформировалось многообразие видов антенн и множество сфер использования. Принимающие и передающие устройства применяются в таких областях:

беспроводная связь;
медицина;
системы навигации;
космическая/ авиационная техника картографирования;
астрономия;
радиолокация;
геология и многие другие.

Антенны активно используют в радиотелескопах при изучении космоса, в военной радиолокации, в чипах для непрерывного измерения показателей/ изучения/ диагностирования патологий в организме людей/ животных, да и просто в быту.

Современный человек не представляет жизни без гаджетов, а в основе их управления лежит приемное/ передающее устройство. Мачта для антенны в бытовых целях практически не используется, разве что для увеличения зоны приема модема, теперь сигнал поступает на спутниковые тарелки или подается через мобильный и проводной интернет и т. д.

Популярные товары

Артикул: 07-0300 4.9 Стяжка кабельная нейлоновая 300x3,6мм, белая (100 шт/уп) REXAN… Стяжка кабельная нейлоновая 300x3,6мм, белая (100 шт/уп) REXANT Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -7% 255.54 ₽ 237.65 ₽ 2.38 ₽ за шт

Артикул: 604-001 4.5 Лампа светодиодная Груша A60 9,5Вт E27 903Лм 2700K теплый свет REXANT Лампа светодиодная Груша A60 9,5Вт E27 903Лм 2700K теплый свет REXANT Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -9% 78.75 ₽ 70.88 ₽

Артикул: 91916 3 Труба гофрированная d16 ПВХ с зондом серая легкая ДКС Труба гофрированная d16 ПВХ с зондом серая легкая ДКС Самовывоз или доставка: 23-12-2024 25 ₽

Артикул: 51020 Клипса d20 серая ДКС Клипса d20 серая ДКС Самовывоз или доставка: 23-12-2024 5 ₽

Розетка 16А 1гн с З/К с/у белый AtlasDesign Schneider Electric (1/20)

Артикул: ATN000143 Розетка 16А 1гн с З/К с/у белый AtlasDesign Schneider Electric (1/… Розетка 16А 1гн с З/К с/у белый AtlasDesign Schneider Electric (1/20) Самовывоз или доставка: 23-12-2024 182 ₽

Лента светодиодная 220В, SMD5050, 60 LED/м, Теплый белый, 13х8мм,с кабелем питания, IP67 NEON-NIGHT

Артикул: 142-106 Лента светодиодная 220В, SMD5050, 60 LED/м, Теплый белый, 13х8мм, с ка… Лента светодиодная 220В, SMD5050, 60 LED/м, Теплый белый, 13х8мм, с кабелем питания, IP67 NEON-NIGHT Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -15% 161.59 ₽ 137.35 ₽ 13 735 ₽ за бухту

Трубка термоусаживаемая ТУТ нг 2,0/1,0мм, черная, упаковка 50шт. по 1м REXANT

Артикул: 20-2006 5 Трубка термоусаживаемая ТУТ нг 2,0/1,0мм, черная, упаковка 50 шт. по 1… Трубка термоусаживаемая ТУТ нг 2,0/1,0мм, черная, упаковка 50 шт. по 1м REXANT Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -8% 10.13 ₽ 9.22 ₽ 461 ₽ за упак

Артикул: IMT35100 Коробка подрозетник с/у в бетон 68х45 Schneider Electric &#… Коробка подрозетник с/у в бетон 68х45 Schneider Electric (200) Самовывоз или доставка: 23-12-2024 19 ₽

Артикул: 30-1024 4.8 Батарейка алкалиновая AA/LR6, 1,5В, 24 шт, блистер REXANT Батарейка алкалиновая AA/LR6, 1,5В, 24 шт, блистер REXANT Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -14% 22.14 ₽ 18.82 ₽ 451.68 ₽ за упак

Артикул: 01-8890-2 5 Провод самонесущий СИП-4 2x16,0 мм² 100 м ГОСТ Провод самонесущий СИП-4 2x16,0 мм² 100 м ГОСТ Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -15% 91.25 ₽ 77.56 ₽ 7 756 ₽ за бухту

Кабель греющий саморегулирующийся SRL16-2, 16Вт/м, неэкранированный, бухта 300м PROconnect

Артикул: 51-0624 Кабель греющий саморегулирующийся SRL16-2, 16Вт/м, неэкранированный, б… Кабель греющий саморегулирующийся SRL16-2, 16Вт/м, неэкранированный, бухта 300м PROconnect Самовывоз или доставка: 23-12-2024 -14% 153.07 ₽ 130.11 ₽ 39 033 ₽ за бухту