Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны icon

Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны



НазваниеДрабкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны
Дата конвертации24.06.2012
Размер87.97 Kb.
ТипДокументы

ББК 32.845

Д 72 УДК 621.396.677

Редакционная коллегия:

Б. Г. Белкин, С. А. Бирюков, В. Г. Борисов, В. М. Бондаренко, С. Я. Геништа, А. В. Гороховский, С. А. Ельяшкевич, И. П., Жеребцов, В. Т. Поляков, А. Д. Смирнов, Ф. И. Тарасов, О. П. Фролов, Ю. Л. Хо-тунцев, Н. И. Чистяков

Рецензенты: канд. техн. наук В. А. Степанов, канд. техн. наук. Л. М. Капчинский

Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б.

Д 72 Антенны. — М.: Радио и связь, 1992.— 144 с.: ил.— (Массовая радиобиблиотека; Вып. 1173). ISBN 5-256-00898-6.

В популярной форме дается представление об антенной технике. Основное внимание уделяется физической стороне явлений, а также практическому выполнению и электрическим характеристикам антенных устройств, в частности антенн для радиолюбителей. Рассматриваются особенности работы антенн различного назначения и в разных диапазонах волн.

Для широкого круга радиолюбителей.

2303040502-025

Д72 --------------------- 24—92 ББК 32.845

046(01)-92

Научно-популярное издание

Массовая радиобиблиотека. Выпуск 1173

Драбкин Александр Лазаревич Коренберг Ефрем Борисович АНТЕННЫ

Руководитель группы МРБ И. Н. Суслова Редактор О. В. Воробьева Обложка художника А. С. Дзуцева Художественный редактор Н. С. Ш е и н Технический редактор Л. А. Горшкова Корректор Н. Л. Жукова

ИБ 1918

Сдано в набор 17.06.91 Подписано в печать 24.12.91

Формат 60X90'/i6 Бумага тип. № 1 Гарнитура литературная

Печать высокая Усл. печ. л. 9,0 Усл. кр.-отт. 9,25

Уч.-изд. л. 11,07 Тираж 25 000 экз. Изд. № 22541

Зак. № 75 С-025

Издательство «Радио и связь». 101000 Москва, Почтамт, а/я 693

Типография издательства «Радио и связь». 101000 Москва, ул. Кирова, д. 40

ISBN 5-256-00898-6 © Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. 1992

Глава 1.

^

РАСПРОСТРАНЕНИЕ БЕГУЩИХ РАДИОВОЛН



1.1. Бегущие волны в линии передачи

Упрощенная схема радиолиний передачи информации представлена на рис 1.1. Элементами схемы являются: антенны, линии передачи, устройства для оптимального соединения линии передачи с антенной, передатчиком и приемником, а также естественная среда (в основном ею служит атмосфера Земли) между передающими и приемными антеннами.



Рис. 1.1.
Упрощенная схема радиолинии:


1 - передатчик; 2 - линия передачи (фидерная линия); 3 - устройство, согласующее линию передачи с антенной; 4 - передающая антенна; 5 - среда распространения свободных, радиоволн; 6 - приемная антенна; 7 –приемник


В линиях передачи распространяются так называемые направляемые электромагнитные волны, т. е. волны, энергия которых движется вдоль искусственных направляющих систем.

Для объяснения процесса распространения бегущих волн в качестве направляющей системы возьмем линию передачи из двух прямолинейных параллельных проводов круглого сечения, размещенных в однородной среде. Будем полагать, что линия имеет бесконечную длину, а расстояние d между проводами линии во много раз меньше /4 (рис. 1.2), где  —длина волны.

В сечениях линий, находящихся на расстоянии от генератора, напряжение будет отличаться от напряжения на выходе генератора потому, что на распространение электромагнитной энергии требуется определенное время, интервал которого зависит от скорости распространения электромагнитной энергии вдоль линии и расстояния от генератора (или, что одно и то же, — от входа линии).



Рис. 1.2. Бесконечная двухпроводная линия передачи:

1 — генератор высокой частоты; 2 — линия передачи


Напряжение, приложенное к проводам линии, создает между ними элек­трическое поле, а ток, текущий по ним, — магнитное (рис. 1.3). Линия обладает емкостью и индуктивностью. Кроме того, провода линии имеют электрическое сопротивление, а если в пространстве между проводами среда поглощает электромагнитную энергию, то это эквивалентно наличию между ними электрической проводимости.



Рис. 1.3. Структура электрического и магнитного поля в сечении двухпроводной симметричной линии передачи:

1 – проводники линии передачи; 2 – линии электрического поля (- - -); 3 – линии магнитного поля (----)


Для воображаемой линии передачи бесконечной длины имеются выражения для напряжения и тока в произвольном сечении линии:

ux = Um0 e-хsin(2nft - ?x); (1.1)

ix = Im0 e-xsin(2nft - ?x); (1.2)

zB = Um0/Im0, (1-3)

где ux и ix — напряжение и ток в сечении линии, находящемся на расстоянии х от генератора; Um0 и Im0 — амплитуды напряжения и тока на входе линии в сечении, где подключен генератор (x=0); zB — волновое сопротивление линии, равное отношению амплитуды напряжения к амплитуде тока;  — коэффициент затухания, характеризующий уменьшение амплитуд тока и напряжения на единицу длины линии;f — частота колебаний, возбуждаемых генератором в линии; ? — коэффициент фазы, равный изменению фазы колебания на единицу длины линии. Величины zB,  и ? называют волновыми параметрами линии, так как они характеризуют распространение волны в линии.

Если линия без потерь находится в космическом безвоздушном пространстве, относительная диэлектрическая проницаемость которого равна единице (еr=1), то скорость распространения волны вдоль нее равна скорости света (с=300000000 м/с). Относительная диэлектрическая проницаемость воздуха еr = 1,000059, и поэтому скорость распространения в линии, расположенной в атмосфере, будет примерно на 0,03% меньше скорости распространения в вакууме. Поскольку различие в скоростях невелико, будем полагать, что в воздухе скорость распространения волны равна скорости распространения в вакууме. В этом случае длина волны в линии равна скорости света, деленной на частоту. Так как затухание отсутствует, амплитуды напряжения и тока остаются постоянными вдоль линии.


^ 1.2. Бегущие радиоволны в свободном пространстве


В отличие от линии передачи, направляющей электромагнитные волны, возбуждаемые генератором, вдоль проводов, в однородной безграничной среде, т. е. среде, одинаковой во всех направлениях и простирающейся в бесконечность, электромагнитные волны, возбуждаемые передающей антенной, распространяются по радиальным направлениям. Допустим, что существует источник, который равномерно излучает во всех направлениях (рис. 1.4). Такой источник называется изотропным.




Рис. 1.4. Волны, излучаемые изотропным источником


Излучаемая им мощность P?, Вт, равномерно распределяется по всем направлениям. Если бы в среде отсутствовали потери то вся излучаемая мощность проходила бы, например, через сферическую поверхность произвольного радиуса r. Как бы ни был велик радиус этой поверхности, проходящая через нее мощность будет равна Р?.

Введем понятие плотности потока мощности, как мощности, проходящей через поверхность, площадь которой равна 1 м2. Обозначим ее буквой П. Поскольку площадь сферической поверхности равна 4?r2, м2, то плотность потока мощности, Вт/м2, равна

П = P? /4?r2. (1.4)

В среде с потерями энергии, например в воде или горных породах, часть энергии, излучаемой источником, преобразуется в тепловую.

Электрические и магнитные поля характеризуются не только величиной, но и направлением. Они выражаются векторными величинами — напряженностью электрического поля Е и напряженностью магнитного поля H . Вектора напряженностей электрического и магнитного полей на достаточно большом расстоянии от антенны лежат в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, и одновременно перпендикулярны друг другу (рис. 1.5).



Рис. 1.5. Взаимная ориентация векторов напряженности поля и вектора плотности потока мощности (вектора Пойнтинга):

E – напряженность электрического поля; H – напряженность магнитного поля; П – вектор Пойнтинга (совпадает по направлению с направлением распространения волны)


Напряженность электрического поля выражается в вольтах на метр (В/м). напряженность магнитного поля — в амперах на метр (А/м).

Отношение амплитуды напряженности электрического поля к амплитуде напряженности магнитного поля равно волновому сопротивлению свободного пространства

Z0 = Em/Hm= 120 Ом (1.5)

Мгновенное значение напряженности электрического поля, создаваемого идеальным (гипотетическим) всенаправленным источником, может быть выражено через излучаемую этим источником мощность с помощью формулы
^

Et = (1/r) sqrt(60 P?) sin(2ft - r). (1.6)


Изменение напряженности электрического поля волны во времени и простран­стве выражается формулой, аналогичной формуле для напряжения бегущей волны в линии [см. (1.1)] с тем различием, что в ней есть множитель 1/r, отражающий сферический характер расхождения волны в неограниченной среде и нет множителя затухания (для среды без потерь).

Рассматривая бегущие волны, нередко используют понятие о волновом фронте как поверхности, на всех точках которой волна имеет в данный момент одинаковую фазу. В свободном пространстве излучение источника, имеющего малый размер по сравнению с длиной волны, дает сферический волновой фронт. Распространение волны происходит по нормали к волновому фронту. Очень часто при решении задач отражения, преломления, и рассеяния электромагнитных волн допускают существование плоской волны, т. е. волны с плоским фронтом, на котором не только фазы колебаний, но и их амплитуды одинаковы. Хотя идеально плоского фронта в природе и технике не существует, однако вдали от источника участок поверхности волнового фронта, будучи сферическим, мало отличается от участка касательной плоскости (рис. 1.6).



Рис. 1.6. Плоский фронт электромагнитной волны на большом расстоянии от источника излучения:

1 – источник излучения; 2 – направление распространения волны; 3 – сферический волновой фронт; 4 – участок сферического волнового фронта, в пределах которого его можно полагать плоским


При отличии по фазе на краях участка меньше 4... 5° (т. е. приращение расстояния на краях участка примерно 0,01 длины волны) для решения большинства практических задач, волну на этом участке, при условии одинаковой амплитуды напряженности поля на нем, можно полагать плоской. Поляризация электромагнитных волн определяется направлением вектора напряженности электрического поля, который в общем случае может изменять, направление и величину в течение периода колебаний.

Поляризация называется линейной, если за период колебаний конец вектора, представляющего собой мгновенное значение величины и направления электрического поля, описывает прямую линию в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. При этом конец вектора напряженности магнитного поля также описывает прямую, но перпендикулярную вектору Е и направлению распространения. Плоскость, определяемая направлением вектора электрического поля и направлением распространения, называется плоскостью поляризации волны. Горизонтально поляризованной называется волна, электрический вектор которой параллелен горизонтальной плоскости. Если же вектор напряженности электрического поля лежит в вертикальной плоскости, то волну называют вертикально поляризованной.

Возможна поляризация, при которой вектор напряженности электрического (а следовательно, и магнитного) поля не изменяет величины в течение периода колебаний, но вращается в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, делая один полный оборот за период (рис. 1.7).



Рис. 1.7. Круговая поляризация:

а – правого вращения; б – левого вращения; 1 – направление распространения; 2 – направление вращения


Такая поляризация называется круговой или поляризацией по кругу. Круговая поляризация может быть получена суперпозицией двух волн, одна из которых поляризована горизонтально, а другая — вертикально. Причем у этих волн должны быть одинаковые амплитуды и частоты, а фазы в каждой точке среды отличаться на 90°.

В том случае, если амплитуды волн не одинаковы или разность фаз не равна 90°, конец вектора напряженности электрического поля будет описывать эллипс, форма и ориентация которого зависят от отношения амплитуд волн и разности фаз между ними (рис. 1.8).



Рис. 1.8. Виды поляризации:

а – вертикальная линейная поляризация; б – горизонтальная линейная поляризация; в – наклонная линейная поляризация; г – круговая поляризация правого вращения; д – эллиптическая поляризация левого вращения (волны распространяются от зрителя в сторону изображения)


Такая поляризация волны называется эллиптической. Она является общим случаем поляризации волны. Линейно поляризованная волна и волна круговой поляризации представляют собой лишь частные случаи эллиптически поляризованной волны.




Похожие:

Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /МРБ 1173. Драбкин А.Л., Коренберг Е.Б. Антенны.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /МРБ 1215. Драбкин А.Л., Коренберг Е.Б., Меркулов С.Е. Антенны (2-е изд.).djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Драбкин А.Л.Антенны.1992.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconПрограмма для расчета параметров ен антенны

Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Марков Г.Т.Антенны.1975.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Марков Г.Т. Сазонов Д.М. Антенны. 1975.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Харченко К. УКВ антенны. 1969.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Марков Г.Т. Сазонов Д.М. Антенны. 1975.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Панченко Б.А. Нефёдов Е.И. Микрополосковые антенны.djvu
Драбкин А. Л., Коренберг Е. Б. Д 72 Антенны iconДокументы
1. /Цыбаев Б.Г.Антенны-усилители.1980.djvu
Разместите кнопку на своём сайте:
Документы


База данных защищена авторским правом ©podelise.ru 2000-2014
При копировании материала обязательно указание активной ссылки открытой для индексации.
обратиться к администрации
Документы

Разработка сайта — Веб студия Адаманов