fon1

Характеристики антенн радиоприемника.

Антенна служит для приема электромагнитных колебаний; радиоприемник преобразует улавливаемые колебания к такому виду, при котором может работать оконечный аппарат (громкоговоритель, приемная телевизионная трубка, телеграфный аппарат и др.)
Радиоприемники в зависимости от назначения подразделяются на радиовещательные (приемники звукового вещания и телевизионных программ) и профессиональные (приемники для служебной радиосвязи, радионавигации и др.)
Для каждой категории назначения радиопередатчиков, и соответственно, принимающих их сигнал радиоприемников выделяется свой диапазон частот. Так исторически сложилось, что диапазоны разбиты по величине длины волны (λ), которая определяется по формуле:

λ = c/f,

где с - скорость распространения радиоволн в вакууме, которая примерно равна скорости света 300 000 км/сек ;
f - частота сигнала.
Это означает, что длина волны равна расстоянию которое "пролетает" один период несущей частоты радиосигнала в пространстве.

Диапазоны радиоволн

Сверхдлинные волны (СДВ) - длинее 10 000 метров (частоты 20 - 30 кГц).
Длинные волны (ДВ) - длиной 1 000 - 10 000 метров ( 300 - 30 кГц).
Для радиовещания к ДВ относятся волны длиной 700 - 2 000 м (150 -430 кГц).
Средние волны (СВ) - длиной 100 - 1 000 метров (3 МГц - 300 кГц).
Для радиовещания в СВ диапазоне отведен участок от 187 до 575 метров (1,6 МГц - 520 кГц).
Короткие волны (КВ) - длиной 10 - 100 метров (30 - 3 МГц).
Ультракороткие волны (УКВ) - короче 10 метров (частоты выше 30 МГц).
УКВ разделяют на:
метровые - длины 1 -10 метров (300 - 30 МГц);
дециметровые (ДМВ) - длины 10 см - 1 м (3 ГГц - 300 МГц);
сантиметровые (СМВ) - длины 1 -10 см (30 - 3 ГГц);
миллиметровые - длины 1 - 10 мм (300 - 30 ГГц);
субмиллиметровые - длины короче 1 мм (частоты выше 300 ГГц).

Антенна радиоприемника.

Первым, и очень значительным элементом во входной цепи радиоприемника, является приемная антенна. От эффективности ее работы зависит качество воспроизводимой приемником информации.
При излучении передатчиком электромагнитных волн в каждой точке пространства образуется определенное значение напряженности электрического Е и магнитного Н полей (рис.1).
priemnik antenna1 Векторы Е и Н взаимно перпендикулярны и ориентированы так, что если вращать рукоятку буравчика от вектора Е к вектору Н по кратчайшему пути, то направление движения буравчика совпадет с направлением распространения электромагнитной (э.м.) волны. Уровень э.м. поля численно оценивается напряженностью электрической составляющей поля Е измеряемая в вольт/метр. На практике радиоприема пользуются более мелкими единицами - милливольт/метр (мВ/м) и микровольт/метр (мкВ/м). Эти единицы связаны соотношениеми:
1 В/м = 10³ мВ/м; 1мВ/м = 10³ мкВ/м.
Приемная антенна, находясь в поле э.м.волны, подвергается воздействию электрической и магнитной силы и в ней наводится электродвижущая сила (э.д.с.) той же частоты, с которой совершаются электрические колебания в антенне радиопередатчика.
При исследовании взаимодействия приемной антенны со входом радиоприемника используют эквивалентную схему антенны (рис.2). Основным вопросом является определение выделяемой мощности в нагрузке приемной антенны при действии на нее падающей волны. А для этого необходимо знать возникающий в нагрузке ток.
priemnik antenna2 Приемная антенна по отношению к сопротивлению нагрузки играет роль генератора со своей э.д.с. |Еа| и имеющий внутреннее сопротивление Za. Если эти значения известны, то тогда можно вычислить амплитуду тока |I|, напряжение |U| и мощность Р , отдаваемую в нагрузку Zн = Rн + jXн:

|I| = |Еа|/(Za + Zн)
|U| = |Еа|·[Zн/(Za + Zн)]
P = |I|²·Rн/2.

В настоящее время число источников электромагнитных волн искусственного и естественного происхождения очень много. Это тысячи одновременно работающих радиопередатчиков. Это целый ряд промышленных объектов и бытовых устройств (трамваи, троллейбусы, электромоторы, контактные переключатели, электромедицинские приборы и т.п.) от работы которых в приемной антенне одновременно создается большое число электрических сигналов.
Сигнал, который необходимо принять, называется полезным сигналом, а все остальные электрические сигналы считаются помехами, К помехам относятся и мешающие сигналы от других радиопередатчиков. Поэтому первое из основных требований к приемной антенне является обеспечение ею необходимой пространственной избирательности (направленности).
Каждый тип антенны имеет свою характеристику направленности в горизонтальной плоскости. На рис.3 показаны диаграммы направленности наиболее распространенных типов антенн:
priemnik antenna3 а) вертикальной;
б) Г- образной;
в) горизонтального полуволнового диполя;
г) рамочной;
д) магнитной.
Радиус - вектор Е характеризует э.д.с., которая наводится в приемной антенне полем передающей антенны, находящейся на продолжении направления этого радиуса вектора. Следовательно, чтобы получить наибольший э.д.с. полезного сигнала в приемной антенне необходимо ее направить в пространстве так, чтобы максимальный радиус - вектор Емакс был направлен на передающую антенну.
Чем более вытянута диаграмма направленности (чем она уже), тем лучше направленные свойства антенны.
Для оценки направленности применяется коэффициент направленного действия К (к.н.д.):

К = Е²max / E²ср,

где Emax - напряженность поля в направлении максимального приема или излучения;
Еср - среднее значение напряженности поля.
В формуле к.н.д. значения напряженности поля возводятся в квадрат, а мощность высокочастотных колебаний пропорциональна квадрату напряженности поля. Значить К - это отношения максимальной и средней мощностей полей сигнала.

С целью уменьшения влияния помех применяют частотную избирательность. Для этого с помощью выбора параметров (формы и габаритных размеров) конструируют такую антенну, которая бы принимала полезный сигнал в определенном диапазоне:
∆f = fмакс - fмин.
Различают антенны:
1) настроенные;
2) узкодиапазонные (узкополосные);
3) широкодиапазонные (широкополосные);
4) сверхширокополосные.
Настроенные работают только на одной рабочей частоте.
Узкодиапазонные могут работать без перестройки только в узком диапазоне (относительная полоса частот ∆f / fср, т.е. отношение разности граничных частот диапазона ∆f = fмакс - fмин к его центральной части fср = (fмакс + fмин) / 2, составляет менее 10%).
Широкодиапазонные работают без перестройки в широком диапазоне и относительная полоса частот находится в пределах от 10% до 50%.
Сверхширокополосные перекрывают диапазон частот в отношении fмакс : fмин = 5:1 и более.

<< Предыдущая Cледующая >>

Вверх

radionet