🗊Презентация Антенные системы средств связи

Преобразователь модулированных ВЧ-колебаний (возбуждаемые передатчиком), излучающий их в форме электромагнитных волн в окружающее пространство (промежуточную среду). Преобразователь модулированных ВЧ-колебаний (возбуждаемые передатчиком), излучающий их в форме электромагнитных волн в окружающее пространство (промежуточную среду). Элмаг.волны достигают приемную антенну, где под их действием индуцируются токи ВЧ, поступающие на вход приемника.

Назначение антенн при передаче, приеме, общая характеристика. Назначение антенн при передаче, приеме, общая характеристика. рис.1Блок схема прохождения радиосигнала от передатчика до приемника Передающая антенна- устройство, предназначенное для преобразования направляемых электромагнитных волн, движущихся по фидеру ко входу антенны, в электромагнитные волны свободного пространства и излучение их в пространство. Приемная антенна- устройство, служащее для приема свободных электромагнитных волн и преобразование их в направляемые волны фидера, подводящие принятую мощность ко входу приемника.

1-определенная характеристика направленности (равномерное принятие и излучение энергии по всем направлениям), 2-высокий КПД. 3-поляризационная характеристика, 4-выбор рабочей частоты, 5-размеры (габариты) антенны, 6-конструкторские требования.

Осуществляет «канализацию» электромагнитной энергии. Осуществляет «канализацию» электромагнитной энергии. Обеспечивает соответствующий режим входной, выходной цепей передатчика и приемника. Выполняет предварительную частотную фильтрацию сигналов. Управление положением луча в пространстве.

В передающей антенне В передающей антенне Токи(поля)в раскрыве возбуждают электромагнитное поле в пространстве, поле «уходит» необходимо поддерживать передачу энергии от движущихся в антенне зарядов полю. В приемной антенне Поле воздействует на свободные заряды антенны, что приводит к возникновению переменного тока

Параметры антенн Дальняя зона антенны. Особенности поля антенны. Разобьем проводники на элементарные участки ∆li<<λ, Используем принцип суперпозиции, находим общее поле антенны E=∑Ei (1) r1, ri- расстояние от вибратора до т. Р, r01, r0i- орты, определяющие направления радиус-векторов от вибратора на т.Р, θ1,θi,θ01,θ0i-углы и орты сферической с.к. ρi-радиус вектор от нач.коорд. к i-му вибратору, αi-угол м/у векторами r01 и ρi, J1,Ji-комплексные амплитуды токов в вибраторах, Поле эл.вибратора Еi в Дальней Зоне(r>>λ) (2) Считаем лучи, идущие от антенны в т.Р параллельными-это Дальняя Зона антенны (фраунгоферова зона)

Определим границу Дальней Зоны: Определим границу Дальней Зоны: L-макс. линейный размер антенны, из параллельности лучей в т.Р r=r1-Lcosα, ∆r11=r-r1= -Lcosα разность хода лучей (3) Из ∆ОВР имеем: (4) Используем разложение бинома Ньютона: (5) (6) Лучи считаем параллельными если Критерий Дальней Зоны r1>>L2/λ (7) полагают r1>>2 L2/λ (8) (9), Подставляя (9) в (2), (1), полагая ∆li=∆l, находим (10) зависит от распределения токов в антенне и ее геометрии

Таким образом поле любой антенны в Дальней Зоне представляется в виде (11) где векторная комплексная функция (12) (13)

Особенности поля любой антенны в ДЗ Вектора поля Е и Н связаны между собой как в плоской волне. Поле антенн имеет поперечный характер, т.к. лежат в одной плоскости перпендикулярной r0 от антенны к т. Р Зависимость поля от расстояния имеет вид сферической волны, сходно с точечным источником в начале координат Характер изменения поля в пространстве определяется векторной функцией -векторная комплексная диаграмма направленности (DH), зависящая от распределения токов в антенне и геометрии расположения.

DH по полю f(θ,φ) - зависимость амплитуды поля, излучаемого антенной, от пространственных углов θ,φ при постоянном расстоянии до точки наблюдения и неизменных условиях возбуждения антенн. (1) DH по мощности- зависимость плотности потока излучаемой мощности П от пространственных углов θ,φ при постоянном расстоянии до точки наблюдения и неизменных условиях возбуждения (2)

DH характеризуется : Ширина DH 2θ0,5р, определяется как угол между направлениями, в которых плотность потока мощности уменьшается в 2 раза, 10 раз, до 0 по сравнению с направлением главного максима, УБЛ (уровень боковых лепестков) определяется как отношение max боковых лепестков к главному max (в %, Дб).

Способы изображения DH В полярной с. к. В декартовой с.к.

Фазовая DH Ф(θ,φ)=argf(θ,φ)-зависимость начальной фазы поля от пространственных углов θ,φ при фиксированном расстоянии от начала координат и неизменных условиях возбуждения антенны. Зависит от положения начала координат на антенне. Фазовый центр антенны-положение начала координат, относительно которого Ф(θ,φ)=const или меняется на  при переходе от одного лепестка к другому.

КНД=D(θ,φ)- коэффициент направленного действия D(θ,φ)=PE0/PE при E(θ,φ)=E0 т.е. показывает во сколько раз мощность PE0, излучаемая изотропной антенной должна быть больше мощности PE, излучаемой рассматриваемой антенной, при условии равенства возбуждаемых ими в направлении θ,φ полей. D(θ,φ)=E2(θ,φ)/E20 при PE0=PE т.е. показывает во сколько раз плотность потока мощности, излучаемой направленной антенной в направлении θ,φ больше плотности потока мощности , излучаемой изотропной антенной в окружающее пространство.

КНД в данном направлении характеризует КНД в данном направлении характеризует выигрыш в мощности излучения за счет направленных свойств антенны. Чем уже DH, тем выше КПД

КУ=G(θ,φ)-коэффициент усиления

Входное сопротивление антенны

Поляризационная DH антенны

Рабочий диапазон частот антенны Интервал частот, в котором заданные параметры антенны не выходят из заданных границ. ∆f= fmax-fmin=f1(Zвх), Zвх=f2(КСВ), то ∆f=f3(КСВ) Определяющие полосу рабочих частот параметры антенны: КНД, 2θ0,5р, УБЛ, коэффициент эллиптичности, При задании границ изменения нескольких параметров ∆f определяется тем, который изменяется быстрее

Лекция 3

ПРМ антенна преобразует энергию радиоволн ВЧ эл.магнитного поля в энергию токов ВЧ Решение вопросов: 1. Какова величина ЭДС и тока приемной антенны при заданной напряженности поля падающих радиоволн, 2. Как зависят эти величины от DH антенны, 3.Чему равно входное сопротивление приемной антенны; 4. Чему равна мощность, отдаваемая антенной приемнику.

Принцип взаимности

Ток в приемной антенне Известно F(θ,φ),Dmax, R∑,Zвх, r в режиме передачи:

Основной источник внешних шумов в диапазоне УКВ: тепловое радиоизлучение земной поверхности; космическое радиоизлучение, включая радиоизлучение планет и звезд; тепловое радиоизлучение земли и предметов, расположенных вблизи антенн. На ТА влияют земля, окружающие антенну предметы с шумовой темп. 2900 К

Особенности антенн

Лекция №5

Система «косинус на пьедестале» А(х)=+(1- )cosπx/2, где 0≤≤1

Искажения главного лепестка: 1. Асимметрия 2- m>m- 1, 2. Расширение главного лепестка

Лекция 4

Поле системы идентичных, одинаково ориентированных излучателей. Правило перемножения диаграмм.

Следствия: если излучатель имеет в какой-то плоскости ненаправленную DH, то результирующая, DH совпадает с множителем системы, поляризация поля сложной антенны определяется типом излучателя, а DH в основном множителем системы, влияние DH излучателя на результат DH наиболее существенно в направлениях θ, φ, где DH излучение имеет нули.

Плоские двумерные системы непрерывно распределенных излучателей Лекция 6

Прямоугольный раскрыв

Круглый раскрыв

КНД синфазного излучающего раскрыва.

АНТЕННЫ Лекция 13

Принцип действия зеркальной антенны

Классификация зеркальных антенн

Линзовая антенна

Основные геометрические соотношения

Ускоряющая линза

Амплитудное распределение в раскрыве.

Методика расчета DH ЗА и ЛА

Оптимальные соотношения параметров в ЛА и ЗА

Лекция 8

ПРЯМОЛИНЕЙНЫЙ ПРОВОД, В СЕРЕДИНЕ КОТОРОГО ВКЛЮЧЕН ИСТОЧНИК ПЕРЕМЕННОЙ ЭДС. ПОД ЕЕ ДЕЙСТВИЕМ ПО ПРОВОДУ ТЕЧЕТ ПЕРЕМЕННЫЙ ТОК, ВОЗБУЖДАЮЩИЙ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ ВО ВНЕШНЕМ ПРОСТРАНСТВЕ.

Сопротивление излучения и KHD

Входное сопротивление

Возбуждение симметричного вибратора

Симметрирование

СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ПОЛЯ Лекция 10

СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ С ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПОЛЯРИЗАЦИЕЙ ПОЛЯ

ПОЛЯРИЗАЦИЯ ПОЛЯ СПИРАЛЬНОЙ АНТЕННЫ

КОНИЧЕСКИЕ СПИРАЛЬНЫЕ АНТЕННЫ

МНОГОВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ Лекция 9