» ГЛАВНАЯ > К содержанию номера
» Все публикации автора
Журнал научных публикаций
«Наука через призму времени»

Декабрь, 2024 / Международный научный журнал
«Наука через призму времени» №12 (93) 2024
Автор: Гайфуллин Тимур Рифович, студент
Рубрика: Технические науки
Название статьи: Основы антенн: типы и принципы работы
Дата публикации: 12.12.2024
УДК 365
ОСНОВЫ АНТЕНН: ТИПЫ И ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ
Гайфуллин Тимур Рифович
студент 3-го курса, направление
«Медицинская физика»,
Орлов Алексей Вениаминович
доцент, кандидат технических наук
Стерлитамакский
филиал Уфимского Университета Науки и Технологии, г. Стерлитамак
Аннотация. Антенны — это ключевые компоненты
радиосистем, обеспечивающие передачу и прием радиоволн. Понимание различных
типов антенн и принципов их работы важно как для радиофизиков,
так и для инженеров-электронщиков.
Ключевые слова: радиофизика, электроника, антенны, радиосвязь, радиосистемы, мобильная
связь, навигационные и коммуникационные системы.
Антенны — это устройства, предназначенные для передачи и
приема радиоволн. Они являются неотъемлемой частью радиосвязи, телевизионного
вещания, мобильной связи и других технологий. Понимание работы антенн и их
типов важно для тех, кто занимается разработкой и оптимизацией радиосистем.
Антенна состоит из нескольких
основных частей: излучающие элементы (металлические проводники, через которые
проходят электрические сигналы и которые излучают радиоволны); подходные линии
(проводник, который соединяет антенну с передающим или приемным устройством,
обеспечивая передачу сигнала); заземление (некоторые антенны требуют заземления
для уменьшения помех и повышения эффективности).
Типы антенн
1. Дипольные антенны, состоящие из двух одинаковых
проводников, обычно размещенных по бокам от приемного устройства. Используются
в большинстве радиовещательных приложений, в том числе для FM-радио и телевизионного вещания.
2. Штыревые антенны, являющимися вертикальными антеннами,
представляющие собой простой металлический стержень. Широко применяются в
мобильной связи, радиолюбительских системах.
3. Yagi-Уда антенны,
состоящие из направленных антенн с несколькими элемента, состоящими из
активного элемента и нескольких пассивных. Используются для телевещания и радиосвязи на дальние
расстояния.
4. Параболические антенны, использующие параболическую форму
для сбора и фокусирования радиоволн. Применяются в спутниковой связи и
радиотелескопах.
5. Микрополосковые антенны, которые
представляют собой планы из металлизированного материала на диэлектрической
подложке. Используются в мобильных телефонах и других компактных устройствах.
Принципы работы антенн
Когда электрический ток проходит через антенну, он создает
переменные электрические и магнитные поля, которые взаимодействуют и формируют
электромагнитные волны, распространяющиеся в пространстве. Каждая антенна имеет
свою резонансную частоту — частоту, на которой она наиболее эффективно излучает
или принимает сигналы. При настройке антенны на резонансную частоту её
способность к передаче и приему радиосигналов значительно увеличивается.
Поляризация антенны, которая может быть вертикальной или горизонтальной, также
имеет важное значение: она должна соответствовать
поляризации передаваемого сигнала для достижения максимальной эффективности.
Коэффициент усиления антенны показывает, насколько эффективно она может
излучать или принимать сигналы в определённом направлении по сравнению с
изотропной антенной, и антенны с высоким коэффициентом усиливающего сигнала
обеспечивают более дальнюю передачу и лучшее качество сигнала. Диаграмма
направленности антенны демонстрирует распределение излучаемой энергии в
пространстве, что позволяет понимать, в каком направлении антенна наиболее
эффективна. Для передачи сигнала от передающего устройства к антенне и обратно
используется подходная линия, например, коаксиальный кабель, и она должна быть
правильно согласована с антенной, чтобы минимизировать потери сигнала. Важно
отметить, что окружающая среда, такие как здания, деревья и рельеф местности,
могут также влиять на распространение радиоволн, и это нужно учитывать при
проектировании антенных систем и организации радиосетей. Работа антенн
заключается в генерации и приеме электромагнитных волн, и для эффективного
функционирования антенных систем необходимо учитывать различные параметры,
такие как резонансные частоты, поляризация и коэффициент усиления, чтобы
максимизировать их эффективность и улучшить качество связи.
Понимание типов антенн и их принципов работы является основой
при проектировании и оптимизации навигационных и коммуникационных систем.
Развитие технологий постоянно приводит к созданию новых типов антенн, которые
отвечают современным требованиям, таким как миниатюризация, многополосная
работа и улучшенные характеристики излучения.
Список литературы:
- Джон Д. Краус«Антенны: теория и практика». МакГроу-Хилл, 1950
Комментарии: