Основные электрические параметры антенн. Эффективная площадь антенны А

. , И.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО КУРСУ АНТЕННО-ФИДЕРНЫХ УСТРОЙСТВ

ЛЕНИНГРАДСКАЯ ВОЕННАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ   КРАСНОЗНАМЕННАЯ АКАДЕМИЯ имени А. Ф. МОЖАЙСКОГО

Ленинград—1972

Учебное пособие предназначено для слушателей факультета № 3 и должно способствовать повышению эффективности изучения курса антенно-фидерных устройств. Оно может быть полезным также слушателям факультетов № 6 и 7 при изучении ими аналогичного курса.

В основу пособия положены лекции, которые читались в течение ряда лет доцентом А. Г. Кисловым.

Введение, заключение и темы 1—7, 9—11 и 13—15 подготовлены к печати А. Г. Кисловым и Н. Ф. Соколовым, тема 8 — В. И. Невзоровым, тема 12—А. Г. Кисловым, тема 16— авторами совместно.

ВВЕДЕНИЕ

В состав радиотехнической установки, предназначенной для и«лучения или приема радиоволн, входит антенна.

На рис 1. показана простейшая структурная схема прохождении радиосигнала от передатчика до приемника. Модулированные высокочастотные колебания, возбуждаемые передатчиком, через фидер поступают в передающую антенну, которая излучает их в форме электромагнитных волн в окружающее пространство. Некоторая незначительная доля энергии   этих волн достигает места расположения приемной радиостанции. Под воздействием электромагнитных волн в приемной антенне возбуждаются токи высокой частоты,  энергия

которых используется для воздействия на радиоприемник. Таким образом, передающую антенну можно определить как устройство, предназначенное для излучения электромагнитных волн, а приемную - как устройство, служащее для приема электромагнитных волн с целью использования информации, переносимой этими волнами.

Требования, предъявляемые к антенне,  зависят от назначения радиостанции. Так, в случае радиовещательной станции, обслуживающей определенный район, или при циркулярных передачах в поисковой практике передающая антенна, как правило, должна создавать равномерное излучение во все стороны, т.е. быть ненаправленной в горизонтальной плоскости. Антенна же радиолокационной станции предназначена для концентрации излучения в узком секторе, т.е. должна обладать острой направленностью. К приемной антенне часто также предъявляется требование направленного действия, т.е. требование более эффективного приема волн, приходящих с определенных направлений. Пространственная избирательность приемной антенны, наряду с частотной избирательностью и применением специальных фильтров в радиоприемнике, является действенным средством борьбы с внешними естественными и искусственными помехами. Таким образом, наряду с требованиями эффективного излучения или приема радиоволн к антенне предъявляется требование распределения в пространстве потока мощности излучаемых волн определенным образом.

Прежде чем приступить к детальному изучению антенно-фидерных устройств, целесообразно ознакомиться в общих чертах с некоторыми простейшими типами антенн.

На рис.2 показан симметричный вибратор, называемый иногда диполем. Эта антенна весьма широко используется в диапазоне коротких и ультракоротких волн самостоятельно и как элемент, входящий в состав более сложных антенн.

На рис.3 изображена рупорная антенна, характерная для диапазона сверхвысоких частот. Она питается при помощи отрезка волновода, поле в котором возбуждается вертикальным штырьком. Открытый конец волновода сам по себе также может служить источником интенсивного излучения электромагнитных волн. Применение рупора на конце волновода делает

излучение более направленным. Максимум излучения обычно получается в           

направлении, перпендикулярном плоскости раскрыва рупора. Помимо концентрации излучаемых волн, рупор создает также плавный  переход от волновода к свободному пространству, т.е. обеспечивает лучшее согласование.

На рис.4 изображена также типичная для диапазона сверхвысоких частот зеркальная антенна. Она состоит из металлического параболического отражателя и облучателя. Последний в данном примере содержит вибратор с контррефлектором. Вибратор питается коаксиальным фидером через переходное симметрирующее устройство. Облучатель, фазовый центр которого помещается в фокусе параболоида, возбуждает на внутренней поверхности отражателя токи, а в плоскости раскрыва - синфазное электромагнитное поле. Этот раскрыв (апертуру) антенны можно рассматривать как источник излучения волн с максимумом, ориентированным вдоль оси параболоида. Степень концентрации излучения такой антенны зависит главным образом от соотношения между диаметром раскрыва зеркала и длиной волны. На сантиметровых волнах для питания антенны вместо коаксиальных фидеров применяются волноводы, а роль облучателя выполняет какая-нибудь слабонаправленная антенна (например, небольшой рупор).