Основные характеристики антенн.

Частоту колебание напряжения (тока) генератора определяют параметры колебательного контура, состоящего из конденсатора и катушки индуктивности.

Если в таком контуре начать раздвигать пластины конденсатора дальше и дальше друг от друга и при этом увеличивать их поверхность для сохранения первоначальной ёмкости, получится контур, в котором роль конденсатора играют два проводника. Катушка индуктивности может быть заменена прямым проводом соответствующей длины. В результате этого весь контур превращается в два прямолинейных провода, то есть в открытый колебательный контур.

  а       б         в      г    д      е

Сравнение замкнутого и открытого колебательных контуров а. - замкнутый контур; б. и в. -превращение замкнутого контура в открытый; г.-симметричный вибратор; д.-открытый колебательный контур; е. - распределение тока и напряжения вдоль симметричного вибратора.

Как и обычный колебательный контур, открытая колебательная система обладает резонансной частотой. Следовательно, в отличие от контура с сосредоточенными параметрами, открытый колебательный контур обладает жесткой связью геометрических размеров проводника с  длиной волны. Так как ёмкость и индуктивность распределены по всей длине антенны, то ток и напряжение распределяются вдоль провода неравномерно, а собственная длина волны или собственная частота определяется длиной провода антенны. Поэтому самую большую величину тока в антенне возбуждают высокочастотные колебания, равные по величине частоте собственных колебаний антенны. В этом случае в антенне возникает явление электрического резонанса токов.

Антенные устройства обладают и целым рядом электрических характеристик.

Входное сопротивление антенны. Входным сопротивлением антенны называют сопротивление, которое имеет антенна при подключении к выходным зажимам передатчика.

Входное сопротивление антенны состоит из двух частей: входного активного сопротивления R_а и входного реактивного (индуктивного или ёмкостного) сопротивления Х_а:

               Z_а = Rа + jX_а

Так как антенна обладает определенной ёмкостью и индуктивностью, то, следовательно, её реактивное сопротивление будет зависеть от рабочей частоты. Поэтому входное активное и реактивное сопротивления являются важными характеристиками передающей антенны.

Коэффициент полезного действия. Полученную от передатчика электрическую энергию антенна излучает в окружающее её пространство, то есть преобразует в энергию электромагнитных волн. Это преобразование энергии происходит с определенным коэффициентом полезного действия, показывающим, какая доля полученной от передатчика энергии переменного тока высокой частоты преобразуется в энергию электромагнитных волн.

n_а = PE/P_А * 100

где,

 n_а - КПД антенны в процентах ;

 PE - мощность, излучаемая антенной ;

 P_А - мощность, поступающая в антенну от передатчика.

Ширина полосы пропускания антенны - полоса частот, в которой антенна сохранят достаточно высокие эксплуатационные свойства.

Диаграмма направленности передающей антенны показывает зависимость напряженности поля, создаваемого антенной, от направления. При приеме диаграмма направленности такая же, как и при передаче. Диаграммы направленности KB антенн обычно определяют в двух плоскостях: горизонтальной и вертикальной. Шириной диаграммы направленности (главного лепестка) называют угол между направлениями, в которых излучаемая мощность уменьшается вдвое (а напряженность поля - в 1,41 раза) по сравнению с максимальным значением.

         Вертикальная плоскость

Коэффициент направленного действия (D) передающей антенны показывает, вo сколько раз мощность, излучаемая антенной в главном направлении, больше мощности, излучаемой (при одинаковой подводимой мощности) в этом же направлении антенной, имеющей сферическую диаграмму направленности.

Коэффициент усиления антенны ( G ) меньше её КПД и определяется учетом её КПД:

              G = D * n_а

где, D – КПД.