Рамочная антенна
Ра́мочная анте́нна (от лат. antemna — мачта, рея, позже от фр. antenne) — симметричная направленная приёмопередающая антенна, выполненная в виде одного или нескольких витков проволоки, расположенных в одной или нескольких параллельных плоскостях[1].
История создания[править]
Конструкция рамочной антенны впервые была предложена К. Ф. Брауном в 1913 г. В рамочной антенне периметр рамки, как правило, значительно меньше длины излучаемой (принимаемой) электромагнитной волны[2].
Виды и характеристики[править]
Рамочные антенны, в зависимости от формы, делятся на круглые, квадратные и прямоугольные. Периметр рамки значительно меньше длины излучаемых или принимаемых электромагнитных волн, поэтому рамочные антенны используются для приёма или передачи длинных, средних и коротких волн, в аналоговом телевидении использовалась для приём дециметровых волн. Усовершенствованием рамочной антенны являются рамочная антенна с рефлектором или рамочная антенна с магнитным сердечником, а добавление в цепь антенны конденсатора переменной ёмкости превращает её в настраиваемый колебательный контур, позволяя подстраиваться под принимаемую частоту. Наибольшим коэффициентом усиления, по сравнению с рамками разных форм при равенстве периметра рамки, обладает круглая рамка, поскольку она охватывает максимальную площадь. Коэффициент усиления прямо пропорционален входному сопротивлению рамки, а коэффициент полезного действия рамочной антенны может достигать величины 90 %[3].
Конструкция простейшей рамочной антенны показана на рисунке 1, а её диаграмма направленности (угловая зависимость ЭДС, наведённой в антенне электромагнитным полем) — на рисунке 2.
Если рамочная антенна используется для излучения электромагнитных волн, то максимум интенсивности излучения рамочной антенны в пространстве соответствует плоскости рамки, а в перпендикулярном плоскости рамки направлении происходит полная компенсация излучения.
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \mathrm{N}\!\!\mathrm{B}!} Коэффициент направленного действия (КНД) – это отношение мощности на входе эталонной антенны (изотропного излучателя) к мощности, подводимой ко входу рассматриваемой антенны, при условии, что обе антенны создают в данном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряжённости поля.
КНД антенны показывает, во сколько раз необходимо увеличить мощность на входе антенны (ил выходную мощность передатчика), если заменить данную антенну на идеальную ненаправленную антенну (изотропный излучатель) так, чтобы значение плотности потока мощности электромагнитного поля, излучаемого антенной в точке наблюдения, не изменилось. Тогда коэффициент усиления КУ может быть представлен в виде:
КУ = КНД*КПД ,
где КПД — коэффициент полезного действия антенны (обычно КПД ~1). Диаграмма направленности строится в полярной, сферической или прямоугольной системах координат.
Аналитически напряжённость электрического поля на значительном расстоянии от рамочной антенны Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle d} в точке Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A} может быть вычислена по формуле:
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E=\frac{120\pi^2}{d}I \cdot n \cdot \frac{S}{\lambda^2}\cos\varphi} ,
где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle I} — сила тока в рамке, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle n} — число витков (в плоской рамочной антенне Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle n=1} ), Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S} — площадь рамки, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \lambda} — рабочая длина волны, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi} — угол между плоскостью рамки и направлением на рассматриваемую точку Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A} .
В приёмной рамочной антенне индуктируемая ЭДС Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \mathcal{E}} вычисляется по формуле:
Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \mathcal{E}} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \mathcal{E}=2\pi E_{\shortparallel} \cdot n \cdot \frac{S}{\lambda}\cos \varphi} ,
где Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle E_{\shortparallel}} — составляющая напряжённости электрического поля принимаемой волны, параллельная плоскости рамки, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle n} — число витков, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle S} — площадь рамки, Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \varphi} — угол между плоскостью рамки и направлением прихода волны. Диаграмма направленности в плоскости, перпендикулярной плоскости рамки, показана на рисунке 2. Коэффициент направленного действия такой рамочной антенны равен 1,5.
В случаях, когда размеры рамки делают сравнимыми с рабочей частотой принимаемой волны, диаграмма направленности становится многолепестковой, а направление на максимум излучения или приёма изменяется[4].
Применение[править]
Рамочные антенны, как правило, применяются в радиопеленгации, радиокомпасах, а также радиолюбительстве (несмотря на то, что аналоговое телевидение постепенно заменяется на цифровое).
Источники[править]
- ↑ Шустер А. Я. Судовые радионавигационные приборы. — Л.: Судостроение, 1973.
- ↑ Миллер Г. Антенны. Практическое руководство. — СПб.: Наука и Техника, 2012.
- ↑ Лавров А. С., Резников Г. Б. Антенно-фидерные устройства. — М.: Советское Радио, 1974.
- ↑ Назаров В. И., Рыженко В. И. Все об антеннах: Справочник. — М.: Оникс, 2006.
Литература[править]
- Григоров И. Н. Практические конструкции антенн. — М. : Лайт Лтд, 2007.
- Драбкин А. Л., Зузенко В. Л., Кислов А. Г. Антенно-фидерные устройства. — М. : Советское Радио, 1974.
- Куликовский А. А.Все об антеннах: Справочник. — М. : Оникс, 2006.
- Куликовский А. А.Радиоэлектроника: Справочник. — М. : Энергия, 1967.
Ссылки[править]
 ↑ | |
|---|---|
| Основные части | |
| Разновидности | |
| Форматы вещания | |
 | Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Рамочная антенна», расположенная по адресу:
Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?». |
|---|