В 1873 году британский математик Максвелл сформулировал уравнение электромагнитного поля – уравнение Максвелла.Уравнение показывает, что: электрический заряд может создавать электрическое поле, ток может создавать магнитное поле, изменяющееся электрическое поле также может создавать магнитное поле, а изменяющееся магнитное поле может создавать электрическое поле, что предсказывает существование электромагнитной волны.
Четырнадцать лет спустя, в 1887 году, немецкий физик Генрих Герц сконструировал первую антенну для проверки существования электромагнитных волн.Беспроводная связь началась в 1901 году, когда итальянский физик Гулимо Маркони использовал большую антенну для связи через океаны.
Основная функция антенны: она используется для преобразования энергии высокочастотного тока (или направленной волны) в радиоволну и передачи ее в космос в соответствии с заданным распределением.При использовании для приема он преобразует энергию радиоволн из космоса в энергию высокочастотного тока (или направленной волны).
Следовательно, антенну можно рассматривать как устройство преобразования направленных волн и волн излучения, это устройство преобразования энергии.
Усиление антенны
Важной характеристикой антенны, независимо от того, используется ли она для передачи или приема, является усиление антенны.
Некоторые антенные источники излучают энергию одинаково во всех направлениях, и этот тип излучения называется изотропным излучением.Это похоже на солнце, излучающее энергию во всех направлениях.На фиксированном расстоянии солнечная энергия, измеренная под любым углом, будет примерно одинаковой.Поэтому Солнце считается изотропным излучателем.
Все остальные антенны имеют усиление, противоположное изотропному излучателю.Некоторые антенны являются направленными, то есть в одних направлениях передается больше энергии, чем в других.Отношение между энергией, распространяющейся в этих направлениях, и энергией, которую антенна распространяется ненаправленно, называется коэффициентом усиления.Когда передающая антенна с определенным усилением используется в качестве приемной антенны, она также будет иметь такое же усиление приема.
Диаграмма направленности антенны
Большинство антенн излучают больше излучения в одном направлении, чем в другом, и такое излучение называется анизотропным излучением.
Направленность антенны относится к соотношению между относительной величиной поля излучения антенны и пространственным направлением при условии одинакового расстояния в дальней области.Силу поля антенны в дальнем поле можно выразить как
Где – функция направления, не зависящая от расстояния и тока антенны;Угол азимута и угол тангажа соответственно;– волновое число, а – длина волны.
Функция направленности представлена графически в виде графика направленности антенны.Чтобы облегчить рисование плоскости, общий рисунок двух ортогональных направлений основной плоскости.
Диаграмма направленности антенны представляет собой графическое представление пространственного распределения излучаемой антенной энергии.В зависимости от применения антенны должны принимать сигналы только в одном направлении, а не в других (например, телевизионные антенны, радиолокационные антенны), с другой стороны, автомобильные антенны должны иметь возможность принимать сигналы со всех возможных направлений передатчика.
Желаемая направленность достигается за счет специальной механической и электрической конструкции антенны.Направленность указывает на прием или передачу антенны в определенном направлении.
Для построения ориентации антенны можно использовать два разных типа графики – декартовы и полярные координаты.В полярном графике точка проецируется на координатную плоскость вдоль оси вращения (радиуса) и измеряется полярный график излучения.Как показано на рисунке ниже.
Если максимальное значение графа пространственной ориентации равно 1, граф ориентации называется нормализованным графом ориентации, а соответствующая функция ориентации называется нормализованной функцией ориентации.Emax — напряженность электрического поля в направлении максимума излучения, а — напряженность электрического поля в направлении того же расстояния.
Диаграмма направленности зависимости плотности мощности от направления излучения называется диаграммой направленности мощности.
Время публикации: 14 февраля 2023 г.
