Принцип работы антенны, статья

В двух словах о принципе работы антенн

Антенна — специальное устройство, созданное для преобразования колебания частиц электрического тока в волну магнитного поля (радиоволну) и обратно. На чем же основан принцип работы антенн? Во-первых, переменному току свойственно менять свою полярность с определенной частотой. Если частота от 27Мгц, то это значит, что 27 млн. раз за секунду изменяется полярность с плюса на минус и обратно. То есть, электроны в кабеле переходят с одного полюса к другому 27 млн. раз в секунду. Считая, что электроны двигаются со скоростью света, что составляет 300 миллионов метров в секунду, то при частоте 27 мегагерц до перемены полярности тока частицы успевают пробежать лишь 10 метров, а потом возвращаются. Длина волны — то расстояние, которое проходят электроны до тех пор, пока не изменят направление движения.

Подобным образом работают и антенны для мобильных устройств.

Если к радиостанции подключить провод, один конец которого будет просто висеть в воздухе, то по нему и будут перемещаться электроны. Бегающие электроны создают магнитное поле вокруг проводника, а на его конце электростатический потенциал. Он будет меняться с частотой работы радиостанции, и провод создаст радиоволну.

Эффективная антенна, как правило, состоит из двух частей провода длиной по 1/4 длины волны, один из кусок провода подключен к одному из выводов источника (выходу радиостанции), другой — к другому выводу.

Излучающий проводник подключают к центральной жиле кабеля, проводник же, называемый противовесом, подключают к оплётке кабеля.В случае расположения двух кусков провода по 1/4 длины волны каждый, один над другим, сопротивление антенны составит примерно 75 Ом, она будет симметрична, и напрямую коаксиальным кабелем её подключать не стоит.

Как же функционируют укороченные антенны и антенны, представляющие из себя только штырь на автомобиле? Для машины, штырь — это первая часть провода (излучатель), а кузов машины – вторая часть (противовес). В укороченных же антеннах провод скручен в катушку, поэтому для частиц тока длина устройства равна ровно 1/4 длины волны, а для обладателя антенны — всего 2 метра. Остаток скручен в катушку, которая укрыта от непогоды в основании устройства.

Принцип работы антенны для цифрового телевизора, 3G модема

Основные принципы передачи высокочастотных сигналов связи, используемые в антенных устройствах для цифрового телевидения, 3G модемах и приборах, работающих по Wi-Fi технологиям. Рекомендации домашнему мастеру по ориентированию антенн.

Современный человек интенсивно пользуется средствами передачи и приема информации, которые работают как по проводным линиям, так и за счет распространения электромагнитных колебаний в воздушной среде.

Большинство телевизоров, практически все мобильные телефоны, 3G модемы и устройства, оснащенные Wi-Fi принимают высокочастотный сигнал от генератора, расположенного на высоте: телебашни, вышки оператора мобильной связи и подобного устройства.

Как распространяется сигнал передатчика

Антенна генератора испускает электромагнитную волну, обладающую определенными техническими характеристиками:

· мощностью;

· напряженностью;

· частотой и рядом других параметров, которые выражаются в соответствующих метрологических характеристиках.

Для средств информации выделяется диапазон высоких частот, измеряемый в мегагерцах и гигагерцах. Такие электромагнитные волны распространяются прямолинейно, как показано на картинке ниже.

Если на пути распространения волны между передатчиком и приемником создается препятствие, то оно ослабляет сигнал или отклоняет его направление. За счет этого качество связи снижается или вообще пропадает.

Внимание! Для обеспечения хорошего приема необходимо исключить наличие механических препятствий в рабочей зоне. Для этого можно переместить свой приемник в горизонтальной плоскости или поднять его антенну выше.

Как работает антенна приемника

Излучаемая передатчиком электромагнитная волна при встрече с токопроводящими материалами наводит в них токи индукции. Этот принцип электротехники заложен в работу приемной антенны. Она, своими вибраторами, улавливает проходящую через нее энергию электричества.

Силовая характеристика электромагнитной волны — напряженность Е. Она прикладывается к вибраторам антенны, обладающим электрическим сопротивлением R. Далее действует знаменитый закон Ома, за счет которого в проводнике протекает ток I.

Все эти характеристики обладают очень маленькой величиной и измеряются в тысячных долях вольта (напряженность) и ампера (ток в вибраторе). Поэтому монтаж антенны должен быть выполнен качественно. Иначе дефекты конструкции, обладающие повышенным сопротивлением и плохими контактами, снизят и без того маленькие токи, что приведет к плохой связи или ее потере.

Как необходимо ориентировать антенну

Чтобы в вибраторах наводились максимальные токи необходимо их плоскость направлять перпендикулярно оси прохождения электромагнитных колебаний с передающего конца. Под любым другим углом действие напряженности волны будет ослабляться.

Ориентируя приемную антенну в пространстве следует учитывать направление распространения электромагнитной волны передатчиком относительно поверхности земли. На практике существует два способа ее распространения:

1. в плоскости горизонта;

2. вертикально.

По этому принципу различают горизонтальную и вертикальную поляризацию сигнала.

Для ее создания вибраторы передатчика направляют одним их этих способов. Соответственно угла рабочей плоскости следует ориентировать и антенну приемника.

В зависимости от местных условий и ряда других факторов в каналах связи используются оба метода. Владельцы мобильной связи и телевещания на своих сайтах и в средствах информации публикуют эти данные.

Внимание! Ориентирование антенны приемника в другой плоскости приводит к потере сигнала связи.

Представляя эти простые принципы построения высокочастотной связи совсем несложно собрать и направить антенну самостоятельно для обеспечения уверенного приема цифрового телевидения, 3G модема или Wi-Fi.

Хорошего вам приема и надежной связи для всех мобильных устройств и телевизоров!

Основные принципы работы антенн

Антенны в зависимости их прямого назначения различают на приемопередающие, передающие и приемные. В режиме передачи антенна превращает поступающую энергию электромагнитного колебания радиопередатчика, в электромагнитную волну, распространяющуюся в пространстве. В режиме приёма – антенна превращает энергию, падающую на электромагнитную волну антенны в электромагнитное колебание, которое в свою очередь поступает в радиоприёмник. Антенна, по сути, преобразовывает подводимые к ней по линии питания электромагнитные колебания в электромагнитное излучение и наоборот.

Генрих Герцем является первым человеком, создавшем антенны в 1888 году. Они были получены при провидении им эксперимента в котором он хотел доказать существование электромагнитных волн. Размеры и форма конструкций впоследствии созданных антенн очень сильно разнятся в зависимости от используемых ими рабочих длин волн.

Своё широкое применение нашли антенны, исполненные в виде систем проводников, металлического рупора, диэлектрических и металлических волноводов, волноводов со стенками, выполненными из металла, а так же системой прорезанных щелей, и многие другие типы. Именно благодаря антеннам выполненным по данным технологиям наша система скуд или система контроля управления доступа, является надёжной защитой вашего имущества. Для того чтобы улучшить направленные свойства первичный излучатель снабжают рефлекторами. Рефлекторами являются отражающие зеркала разной конфигурации и системой и зеркал. Та часть антенны, которая отвечает за излучение, обычно, изготавливается и материалов, хорошо проводящих электрический ток, но в некоторых случаях применяют изоляционные материалы (диэлектрик), так, же могут применить мета материалы и полупроводники.

Если рассматривать антенну с позиции теории электрических цепей, антенна является двухполюсником, а мощность выделяемая источником, на активной составляющей целого входного антенного сопротивления, используется для создания электромагнитного излучения. В системах использующих автоматическое регулирование, антенна представляется как дискриминатор – прибор угла рассогласования между направлением на центр сигнала или отражающим ориентацию носителя.

Принцип работы щелевой антенны

Щелевая антенна делается из металлического радиоволновода, объемного резонатора или металлического плоского листа, в плоскости проводимости которых вырезаны щели (отверстия), которые служат для приема радиоволн.

За счет возбуждения отверстий-щелей происходит излучение, в резонаторах и коаксиальных линиях возбуждение происходит в виде электромагнитного поля, в плоских экранах — при помощи радиочастотного кабеля, который подключен прямо по краям отверстия. Такие антенны довольно просты по конструкции, в них обычно отсутствуют выступающие части, что дает им преимущество при установке на летательных аппаратах.

Когда поверхностные токи текут по внутренностям стенки волновода, отверстие, пересекающее линии, по которым эти токи распространяются, возбуждается. Ток частично обходит щель в виде тока смещения, который соответствует электрическому полю внутри отверстия, а затем течет в том же направлении. Распределение этого поля описывается синусоидальным законом.

Для изготовления антенн обычно применяются волноводы прямоугольной формы, которые могут возбуждаться волной Н10, а магнитное поле которых состоит из 2-х составляющих Н(x) и Н(z). Эти условия гарантируют, что по стенкам волновода будут течь продольные поверхностные и поперечные токи. При этом токи продольные текут по широким стенкам волновода, а по узким — поперечные.

Таким образом, в соответствие с этими токами используются продольные и поперечные отверстия. Поперечные располагают традиционно на широких стенках, продольные на узких и на широких. Для народных умельцев-радиолюбителей, которые смогут соорудить конструкцию по-другому интернет предоставляет возможность рассказать об этом всем остальным, ведь регистрация домена 99 рублей всего стоит, и каждый может сделать собственный сайт.

Есть три вида щелевых антенн: резонансные, нерезонансные, с согласованными щелями. В резонансной антенне расстояние между соседними щелями равно половине длине волны. У нерезонансных расстояние между отверстиями несколько меньше половины длины волны или чуть больше. Их полоса согласования больше, чем у резонансных. У антенн с согласованными щелями между всеми отверстиями расстояние равно половине длине волны.