Антенна

Антенна — устройство для излучения и/или приёма электромагнитных волн путём прямого преобразования электрического тока в излучение (при передаче) или излучения в электрический ток (при приёме).

Антенна радиотелескопа РТ 7.5 МГТУ им. Баумана, расположенная в Московской области. Диаметр зеркала 7,5 м, рабочий диапазон длин волн — 1…4 мм

Обычно термин «антенна» используется для устройств, работающих в радиочастотном диапазоне^[1], но существуют опытные образцы наноантенн, способных принимать электромагнитное излучение инфракрасного и видимого спектра.

Как правило, антенна работает совместно с радиопередатчиком или радиоприемником. Антенна в режиме передачи преобразует энергию поступающего от радиопередатчика электромагнитного колебания в распространяющуюся в пространстве электромагнитную волну. Антенна в режиме приема преобразует энергию падающей на антенну электромагнитной волны в электромагнитное колебание, поступающее в радиоприемник. Таким образом, антенна преобразует переменный электрический ток в электромагнитное излучение и наоборот.

Первые антенны были созданы в 1888 году Генрихом Герцем в ходе его экспериментов по доказательству существования электромагнитной волны (Вибратор Герца). Форма, размеры и конструкция созданных впоследствии антенн чрезвычайно разнообразны и зависят от рабочей длины волны и назначения антенны. Нашли широкое применение антенны, выполненные в виде отрезка провода, системы проводников, металлического рупора, металлических и диэлектрических волноводов, волноводов с металлическими стенками с системой прорезанных щелей, а также многие другие типы. Для улучшения направленных свойств первичный излучатель может снабжаться рефлекторами — отражающими зеркалами различной конфигурации и системами зеркал, а также линзами. Излучающая часть антенн, как правило, изготавливается с применением проводящих электрический ток материалов, но может изготовляться из изоляционных (диэлектрик) материалов, могут применяться полупроводники и метаматериалы.

С точки зрения теории электрических цепей антенна представляет собой двухполюсник (или многополюсник), и мощность источника, выделяемая на активной составляющей полного входного сопротивления антенны расходуется на создание электромагнитного излучения. В системах автоматического регулирования антенна рассматривается как дискриминатор — датчик угла рассогласования между направлением на источник сигнала или отражатель и ориентацией носителя (например, антенна суммарно-разностной диаграммой направленности в составе радиолокационной головки самонаведения). В системах пространственно-временной обработки сигнала антенна (антенная решетка) рассматривается как средство дискретизации электромагнитного поля по пространству. В особый класс принято выделить антенны с обработкой сигнала. В частности, одним из таких устройств являются антенны с виртуальной (синтезированной) апертурой, применяемые в авиационной и космической технике для задач картографирования и увеличения разрешающей способности за счёт использования когерентного накопления и обработки сигнала.

Принцип действия

Упрощенно принцип действия антенны состоит в следующем. Как правило, конструкция антенны содержит металлические (токопроводящие) элементы, соединенные электрически (непосредственно или через питающую линию — фидер) с радиопередатчиком или с радиоприемником. В режиме передачи переменный электрический ток, создаваемый источником (например, радиопередатчиком), протекающий по токопроводящим элементам такой антенны, в соответствии с законом Ампера порождает вокруг себя переменное магнитное поле. Это меняющееся во времени магнитное поле в свою очередь, в соответствии с законом Фарадея, создает вокруг себя меняющееся во времени электрическое поле. Это переменное электрическое поле создает вокруг себя переменное магнитное поле и так далее — возникает взаимосвязанное переменное электромагнитное поле, образующее электромагнитную волну, распространяющуюся от антенны в пространство. В режиме приема переменное электромагнитное поле падающей на антенну волны наводит токи на токопроводящих элементах конструкции антенны, которые поступают в нагрузку (фидер, радиоприемник).

Ход работы:

1) Калибровка AGILENT Е5071С.

2) Выставляем частоту от 3.8 до 4.3 GHz

3) Соединяем антенну с AGILENT Е5071С с помощью кабеля.

4) Направляем антенну в ту область пространства, где нет помех.

5) Смотрим график зависимости.

Примечание: развязка антенн не лучшим образом влияет на ход измерения, т.к. есть неблагоприятные факторы, которые наводятся в виде помех с одного выхода антенны на другой. Нужно сделать расстояние между выводами антенны наиболее максимальным, насколько это возможно.

КСВ

(коэффициент стоячей волны)

- отношение наибольшего значения амплитуды напряженности электрического или магнитного поля стоячей волны в линии передачи к наименьшему. В идеальном случае КСВ = 1. Обычно приемлемые значения коэф-та лежат в пределах от 1.1 до 2.0.

По графику видно, что при изменении частоты КСВ меняет свое значение и попадает в приемлемые пределы от 1.1 до 2.0:

· Для 3.9 GHz – 1.2736

· Для 3.9 GHz – 1.1799

· Для 3.9 GHz – 1.1092

По графику видно, что при изменении частоты, ДБ меняют свое значение:

· При 3.9 GHz в соседний излучатель попадает 0.01 часть мощности сигнала;

· При 4.05 GHz в соседний излучатель попадает 0.012 часть мощности сигнала;

· При 4.2 GHz в соседний излучатель попадает 0.013 часть мощности сигнала

Вывод: в ходе лабораторной работы мы уяснили, что, действительно, развязка антенн влияет на результат измерения и только часть мощности сигнала попадает в соседний излучатель.

Дата добавления: 2015-07-16