Антена

Анте́на (лат. antenna, від етруського anthemna[1] — «рея, щогла») — радіотехнічний пристрій для приймання і передавання електромагнітних хвиль.

Тарілка радіотелескопа

Передавальна антена перетворює електричний струм радіочастотного діапазону на електромагнітні хвилі відповідної частоти. Відповідно приймальна антена перетворює електромагнітні хвилі на струм відповідної форми. Приймальна антена від передавальної відрізняється лише застосуванням.

Історія

Перші антени були створені у 1888 році Генріхом Герцем в ході його експериментів по доведенню існування електромагнітної хвилі (Вібратор Герца). Форма, розміри і конструкція створених згодом антен надзвичайно різноманітні і залежать від робочої довжини хвилі і призначення антени. Знайшли широке застосування антени, виконані у вигляді відрізка дроту, системи провідників, металевого рупора, металевих і діелектричних хвилеводів, хвилеводів з металевими стінками з системою прорізаних щілин, а також багато інших типів. Для поліпшення спрямованих властивостей первинний випромінювач може забезпечуватися рефлекторами — відбиваючими дзеркалами різної конфігурації і системами дзеркал, а також лінзами.

Принцип дії

Дія елементарної антени основана на дипольному випромінюванні. Сигнал, який передається на антену від високочастотного генератора, створює в ній коливання густини заряду, що призводить до випромінювання електромагнітних хвиль. Відповідним чином при прийманні сигналу електромагнітні хвилі наводять в антені струми, які потім підсилюються і демодулюються приймачами.

Характеристики антен

Електромагнітне випромінювання, що створюється антеною, має властивості спрямованості і поляризації. Антена як двухполюсник володіє вхідним опором (імпедансом). Лише частину енергії джерела антена перетворює у електромагнітну хвилю, решта витрачається у вигляді теплових втрат. Для кількісної оцінки перерахованих і ряду інших властивостей антена описується набором електричних характеристик і параметрів.

До головних параметрів та характеристик антен належать[2]:

  • Передавальні характеристики:
    • коефіцієнт корисної дії (ККД)
    • діюча висота антени
    • векторна імпульсна характеристика, векторна передавальна характеристика
  • Конструктивні характеристики:
    • маса, координати центру мас, момент інерції
    • габаритні розміри, максимальний радіус розвороту
    • парусність (вітрове навантаження)
    • об'єкт установки, спосіб кріплення
    • застосовані матеріали

Для локаційних антен найважливішою характеристикою є роздільна здатність, що залежить передусім від розмірів антени L та довжини хвилі λ.

Конструкції антен

Конструкція антени залежить від довжини хвилі сигналу. Довгі хвилі (довжина хвилі від 1000 до 10000 метрів) можна приймати на довгих дротових антенах, середні хвилі (довжина від 100 до 1000 метрів) можна приймати на стержні або диполі, для прийому мікрохвиль також використовують диполі — часто з відбивачами в формі рамки або гостроспрямованими параболічними тарілками.

Основні типи антен
  • Вібраторні антени
    • Симетричний вібратор (диполь)
    • Несиметричний вібратор
      • Антена Ground Plane
      • Укорочена штирьова антена
      • Колінеарна антена
      • «Коаксіальна» антена
      • J-подібна антена[3]
      • Антена зенітного випромінювання
      • Діелектрична резонаторна антена
      • Антена PIFA[4]
      • Вертикальна антена верхнього живлення
      • Диско-конічна антена
    • Турнікетна антена
    • Директорна антена
    • Антена СГ (синфазна горизонтальна)
  • Щілинна антена
    • Щілинний вібратор
    • Хвилеводно-щілинна антена
  • Апертурна антена[5]
    • Рупорна антена
    • Дзеркальна антена
      • Прямофокусна дзеркальна антена
      • Офсетна дзеркальна антена
      • Антена Кассегрена[6]
      • Антена Грегорі[7]
      • Зонтична антена
      • Рупорно-параболічна антена
      • Перископічна антена
    • Лінзова антена
  • Надширокосмугові антени
  • Антени з лінійними розмірами << λ
    • Магнітна антена
      • Рамкова антена
      • З феритовим осердям
  • Розподілені антени
    • Частково випромінюючий кабель[8]
  • Антени для перетворення енергії електромагнітної хвилі у електричну енергію і для засобів RFID
  • Псевдо-антени (антени з міфічними технічними характеристиками)
    • Ртутна антена
    • CFA-антена
    • EH-антена[9][10]
  • Концептуальні антени

У астрономії та радіолокації ефективно застосовують антенні решітки, зокрема, з цифровим діаграмоутворенням, які отримали назву цифрові антенні решітки.

Видатні конструкції
  • Антена АДУ-1000
  • Антена РТ-70
  • Антена загоризонтної РЛС «Дуга»
  • Антена станції зондування іоносфери HAARP
  • Антена радіообсерваторії Аресібо
  • Антена радіотелескопу Грін-Бенк

Фотографії деяких типів антен
  • Дипольна телевізійна антена
  • Антена типу «петлевий вібратор»
  • Антена типу «Хвильовий канал»
  • Телевізійна антена на даху
  • Антена типу «випадковий дріт»
  • Пірамідальна мікрохвильова рупорна антена
  • Велика параболічна антена для зв'язку з космічним апаратом
  • Антена LTE MIMO

Застосування антен

Системи спостереження і керування
Антени в м. Райстінг, Німеччина, фед.зем. Баварія

Див. також

Примітки
  1. Слюсар, В.И. (2011). Антенна: история радиотехнического термина.. Первая миля. Last mile (Приложение к журналу "Электроника: наука, технология, бизнес"). – 2011. - № 6. с. С. 52 – 64.
  2. Антена // Астрономічний енциклопедичний словник / за заг. ред. І. А. Климишина та А. О. Корсунь. — Львів : Голов. астроном. обсерваторія НАН України : Львів. нац. ун-т ім. Івана Франка, 2003. — С. 22. — ISBN 966-613-263-X.
  3. Расчет элементов J-образной антенны
  4. Слюсар, Вадим (2007). Антенны PIFA для мобильных средств связи: многообразие конструкций.. Электроника: наука, технология, бизнес. – 2007. - № 1. с. С. 64 – 74.
  5. Клас антен, у яких випромінювання відбувається через плоский отвір — апертуру. Найбільшого поширення набули в НВЧ-діапазоні
  6. Дводзеркальна антена, оснащена допоміжним рефлектором випуклої форми
  7. Дводзеркальна антена, оснащена допоміжним рефлектором вігнутої форми
  8. Коаксіальний кабель з навмисно погіршеним екрануванням. Використовується для організації радіозв'язку в тунелях, шахтах
  9. И. Гончаренко. EH-антенна / В кн.: Антенны КВ и УКВ. Часть 2. Основы и практика[недоступне посилання з лютого 2019]
  10. Васильков В. Н., Виноградов А. Д., Мозговой П. А., Николаев В. И. EH-антенна. Мнение по статье М. М. Башкирова и др. «Результаты экспериментальных исследований ЕН-антенны» // Антенны, 2013, № 4 (191), с. 71—75. Архів оригіналу за 21 червня 2015. Процитовано 3 червня 2014.

Література
  • Антени: Навч. посіб. для студ. авіац. спец. / Л. Я. Ільницький, Л. В. Сібрук; Київ. міжнар. ун-т цив. авіації. — К., 1998. — 215 c.
  • Антени та пристрої надвисоких частот: Підруч. / Л. Я. Ільницький, О. Я. Савченко, Л. В. Сібрук; Відкрите АТ «Укртелеком». — К., 2003. — 496 c. — Бібліогр.: с. 495.
  • Зменшення опромінення голови людини антеною мобільного телефону / В. І. Найденко, Н. І. Саламатіна // Вісн. Нац. техн. ун-ту України «КПІ». Сер. Радіотехніка. Радіоапаратобудування. — 2014. — Вип. 59. — С. 58-65. — Бібліогр.: 8 назв.
  • Микроволновые устройства телекоммуникационных систем: В 2 т. Т. 1. Распространение радиоволн. Антенные и частотно-избирательные устройства / М. З. Згуровский, М. Е. Ильченко, С. А. Кравчук, Т. Н. Нарытник, Ю. И. Якименко. — К. : Політехніка, 2003. — 454 c.
  • Многофункциональные зеркальные антенны / В. И. Гостев, М. В. Гряник, Д. А. Худолий. — К. : Радіоаматор, 1999. — 317 c. — Библиогр.: 88 назв.
  • Основи антенної техніки: Навч. посіб. для студ. вищ. закл. освіти / І. Н. Прудиус; Ін-т змісту і методів навчання. — Л., 2000. — 222 c. — Бібліогр.: 14 назв.
  • Подводная электроакустическая аппаратура и устройства: Изд. в 9 т. Т. 1. Подводные акустические антенны. Методы расчета звуковых полей / А. Г. Лейко, Ю. Е. Шамарин, В. П. Ткаченко; ред.: Ю. Е. Шамарин; Гос. НИИ гидроприборов. — К., 2000. — 320 c. — (Б-ка акустика). — Библиогр.: 202 назв.
  • Технічна електродинаміка. Антени та поширення радіохвиль: конспект лекцій / В. О. Іванов, Є. І. Габрусенко; Нац. авіац. ун-т. — К., 2006. — 70 c. — Бібліогр.: с. 70.
  • Українська радянська енциклопедія : у 12 т. / гол. ред. М. П. Бажан ; редкол.: О. К. Антонов та ін. — 2-ге вид. — К. : Головна редакція УРЕ, 1974–1985.
  • Antennas: Lecture synopsis. Pt. 1 / L. Ilnitskiy, L. Sibruk; Nat. Aviat. Univ. — Кyiv, 2003. — 148 c. — англ.
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.