У 1873 році британський математик Максвелл склав рівняння електромагнітного поля – рівняння Максвелла.Рівняння показує, що: електричний заряд може створювати електричне поле, струм може створювати магнітне поле, а змінне електричне поле також може створювати магнітне поле, а змінне магнітне поле може створювати електричне поле, яке передбачає існування електромагнітної хвилі.
Через чотирнадцять років, у 1887 році, німецький фізик Генріх Герц сконструював першу антену для перевірки існування електромагнітних хвиль.Бездротовий зв’язок почався в 1901 році, коли італійський фізик Гулімо Марконі використав велику антену для зв’язку через океани.
Основна функція антени: вона використовується для перетворення енергії високочастотного струму (або спрямованої хвилі) у радіохвилю та передачі її в простір відповідно до заданого розподілу.При використанні для прийому він перетворює енергію радіохвиль із космосу в енергію високочастотного струму (або спрямованої хвилі).
Таким чином, антену можна розглядати як хвилеводний і пристрій перетворення хвиль випромінювання, є пристроєм перетворення енергії.
Підсилення антени
Важливою характеристикою антени, незалежно від того, використовується вона для передачі чи прийому, є посилення антени.
Деякі антенні джерела випромінюють енергію однаково в усіх напрямках, і цей тип випромінювання називається ізотропним.Це як сонце, яке випромінює енергію в усіх напрямках.На фіксованій відстані сонячна енергія, виміряна під будь-яким кутом, буде приблизно однаковою.Тому Сонце вважається ізотропним випромінювачем.
Усі інші антени мають протилежне посилення ізотропного випромінювача.Деякі антени є спрямованими, тобто в одних напрямках передається більше енергії, ніж в інших.Співвідношення між енергією, що поширюється в цих напрямках, і енергією, яку антена не поширює спрямовано, називається посиленням.Якщо передавальна антена з певним коефіцієнтом посилення використовується як приймальна антена, вона також матиме такий самий коефіцієнт посилення.
Діаграма спрямованості антени
Більшість антен випромінюють більше випромінювання в одному напрямку, ніж в іншому, і таке випромінювання називається анізотропним.
Спрямованість антени означає співвідношення між відносним значенням поля випромінювання антени та просторовим напрямком за умови однакової відстані у далекій області.Напруженість дальнього поля антени можна виразити як
Де – функція напрямку, яка не залежить від відстані та струму антени;Кут азимута та кут тангажу відповідно;Хвильове число і довжина хвилі.
Функція спрямованості представлена графічно як графік спрямованості антени.Щоб полегшити креслення площини, загальне креслення двох ортогональних напрямків головної площини.
Діаграма спрямованості антени — це графічне зображення просторового розподілу випромінюваної антени енергії.Залежно від застосування антени повинні приймати сигнали лише в одному напрямку, а не в інших (наприклад, телевізійні антени, антени радарів), з іншого боку, автомобільні антени повинні мати можливість приймати сигнали з усіх можливих напрямків передавача.
Бажана спрямованість досягається за рахунок спеціальної механічної та електричної конструкції антени.Спрямованість вказує на прийом або передачу антени в певному напрямку.
Для побудови орієнтації антени можна використовувати два різних типи графіки – декартові та полярні координати.У полярному графіку точка проектується на координатну площину вздовж осі обертання (радіус), і вимірюється полярний графік випромінювання.Як показано на малюнку нижче.
Якщо максимальне значення графіка просторового орієнтування дорівнює 1, графік орієнтування називається нормалізованим графіком орієнтування, а відповідна функція орієнтування – нормалізованою функцією орієнтування.Emax – напруженість електричного поля в напрямку максимального випромінювання, тоді як – напруженість електричного поля в напрямку тієї ж відстані.
Діаграму напрямку залежності між густиною потужності та напрямком випромінювання називають діаграмою напрямку потужності.
Час публікації: 14 лютого 2023 р
