Радиовещание и акустика. Практика 8

1.

Практика 8 по дисциплине «Радиовещание
и акустика»
Практика 8
Исп.: PhD, ассоц.проф. Мирзакулова Ш.А.

2.

Практика 8
Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать
антенны,
для
достижения
максимальных
показателей
при
приеме/передаче сигнала.
Антенны – преобразуют энергию высокочастотного колебания от
передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в
пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование
– электромагнитную волну, в ВЧ колебания.
Диаграмма направленности – графическое представление
коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в
пространстве.
На рис. 1 представлен симметричный вибратор.
рис. 1

3.

Практика 8
На рис. 2 представлена диаграмма направленности симметричного
вибратора
В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной
плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную
перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма
представляет собой окружность.

4.

Практика 8
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют 4
небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можно сделать вывод о том, как располагать антенну, для
достижения максимального усиления.
В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма
направленности примет следующий вид:

5.

Практика 8
На первом этапе после изобретения радио использовались сверхдлинные
и длинные волны с длиной волны, измеряемой километрами. При этом
размеры антенн были намного меньше длины волны и для их расчета вполне
себе годилась теория электрических цепей. Добавились только несколько
новых понятий, таких как сопротивление излучения, кпд антенны. Такие
антенны условно можно назвать “точечными”. Их с неплохой точностью
можно рассчитывать просто как набор из сосредоточенных элементов индуктивностей, емкостей, сопротивлений.
В середине 20-х годов прошлого века началось активное освоение
средних и коротких волн. Началось применение антенн, состоящих из
вибраторов, длины которых сравнимы с длиной волны. Такие антенны
условно можно назвать “линейными”. Для этого класса антенн
потребовалось развитие теории, основанной на теории длинных линий и
теории излучения комбинации линейных токов.

6.

Практика 8
В XX веке стали активно осваиваться СВЧ диапазон с применением антенн,
у которых все три пространственных измерения сравнимы с длиной волны.
Такие антенны условно называют “объемными”. Расчет сводится к решению
векторных волновых уравнений ЭМП в комплексной форме при сложных
начальных и граничных условиях. Причем решение таких уравнений
аналитическим путем чаще всего невозможно. Необходимо применять
численные математические методы с итерацией. После внедрения цифровой
технологии эта задача стала разрешимая. Появились программы (MMANAGAL, 4NEC2 и др.), позволяющие автоматизировать эти рутинные сложные
вычисления.
Существует бесконечное число вариантов формы антенны, причем любой из
них можно согласовать с фидером на рабочей частоте. Если считать, что рамки
должны быть симметричны и одинаковы, то число степеней свободы по
которым можно изогнуть рамку можно сократить до трех. А вот у Yagi-Uda
таких степеней свободы на два порядка больше.
Сейчас перебор вариантов и выбор оптимального можно поручить
компьютеру. На поиск оптимального варианта формы антенны с помощью
такого скрипта уходят сотни часов машинного времени

7. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!