Назначение антенно-фидерных устройств. Типы фидеров
Антенно-фидерное устройство — это устройство, которое используется для передачи сигналов в системах телевизионного вещания, радиосвязи, радиовещания и других радиотехнических системах.
Фидер — это линия передачи электромагнитных волн от генератора к антенне или к приемнику от антенны.
Антенно-фидерные устройства входят в состав радиоприемного и радиораспределяющего оборудования и выполняют две основные функции:
- передача энергии от передатчика к антенне и ее излучение в пространство,
- улавливание энергии, которая распространяется в пространстве в виде радиоволн, и ее передача на вход приемника.
Таким образом устройство состоит из двух основных частей - фидера и антенны.
Довольно часто антенна бывает удалена от передатчика или приемника на некоторое расстояние. Зачастую это расстояние значительно по отношению к длине волны, поэтому в таких случаях антенна соединяется с приемником или передатчиком при помощи фидерной системы, состоящей из переходного устройства и фидерной линии.
Основные требования к фидеру относятся к его электрогерметичности, то есть к отсутствию излучения энергии из фидера, а также к малым тепловым потерям. В режиме передачи волновое сопротивление фидера должно быть согласовано с входным сопротивлением антенны (обеспечивается за счет режима бегущей волны) и с выходом передатчика (для обеспечения максимальной отдачи мощности). В режиме приема согласование входа приемника с волновым сопротивлением фидера обеспечивается в режиме бегущей волны. Согласование волнового сопротивления фидера с сопротивлением нагрузки является условием для организации максимальной отдачи мощности в нагрузку приемника. В зависимости от того, в каком диапазоне находятся радиоволны, могут использоваться фидеры следующих типов:
- Лини с поверхностной волной.
- Двух и многопроводные воздушные фидеры.
- Волноводы имеющие эллиптические, круглые или прямоугольные сечения.
Сущность и виды антенн
Антенна представляет собой устройство для приема и излучения радиоволн, то есть она является преобразователем электрического тока радиочастотного диапазона в электромагнитное излучение и наоборот.
Требования, которые могут предъявляться к антенна, зависят от назначения радиостанции. Например, если станция находится в центре района, обслуживаемого ею, то излучение должно быть равномерным во все стороны, а антенны, которые обслуживают радиолокационные станции, должны концентрировать излучение в узком секторе.
Очень часто антенны классифицируются по диапазону волн. Для коротких волн, а также более длинных, как правило, используются антенны, изготовленные из проводов небольшого поперечного сечения. Для более коротких и дециметровых волн применяются антенны, в которых токи протекают по проводящим поверхностям, имеющим большие размеры относительно длины волны. Таким образом антенны можно делить на два вида:
- Апертурные антенны.
- Линейные антенны.
Линейные антенны представляют собой провод из металла, в котором возбужден переменный электрический ток. У данного вида антенн поперечное сечение намного меньше длины волны. Характерным явлением для линейных антенн является то, что распределение электрического тока вдоль оси почти не зависит от конфигурации провода, поэтому к линейным антеннам могут относиться антенны не только прямолинейные: рамочные, проволочные бегущей волны, тонкие щелевые, несимметричные и симметричные вибраторы.
У апертурных антенн можно различить ограниченную воображаемую поверхность, вдоль которой проходит весь поток принимаемой (излучаемой) электромагнитной энергии, которая называется раскрывом или апертурой. Как правило размеры раскрыва значительно больше, чем длина волны.
Также антенны, которые входя в состав фидерного устройства, делятся на передающие и приемные. Передающая антенна фидерного устройства преобразует энергию волн, которая поступает по фидеру от передатчика к ней, в энергию свободных колебаний, распространяющихся в окружающем пространстве. Задача передающей антенны заключается не только в излучении электромагнитных волн, но и в обеспечении рационального распределения энергии в пространстве. Поэтому одной из основных характеристик передающих антенн является диаграмма направленности, характеризующая зависимость излучаемого поля от положения точки наблюдения. Направленность делает возможным увеличение мощности поля, которое излучается в данном направлении, без увеличения мощности передатчика, а также уменьшению помех соседним радиотехническим приборам.
Направленность можно получить только в том случае, если размер антенны существенно больше, чем длина волны колебаний.
Приемная антенна фидерного устройства используется для улавливания энергии свободных колебаний и их преобразования в волновую энергию, которая поступает на вход приемника или передатчика по фидеру. Диаграмма направленности для приемной антенны характеризует зависимость электрического тока в нагрузке антенны. Наличие направленных свойств у приемной антенны делает возможным не только увеличение мощности, которая выделяется током в нагрузке, но также и ослабление приема различных помех, что способствует увеличению качества приема.
К основным параметрам антенн относятся мощность потерь и излучающая мощность электромагнитных волн. Излучающая мощность представляет собой силу и количество волн, идущих от антенны в окружающее пространство. Под мощностью потерь подразумевается значение мощности, теряемой передатчиком в процессе прохождения электрического тока по проводам антенны. Также важными параметрами антенн являются коэффициент полезного действия, входное сопротивление антенны (характеризуется наличием реактивных элементов), мощность в антенне (отображает энергию, которую проводится от передатчика), коэффициент защитного действия (применяется в расчетах для определения степени ослабления сигналов антенной, принимаемых от побочных направлений) и рабочий диапазон.
