Ант е нна, пристрій для випромінювання і прийому радіохвиль. Передає А. перетворює енергію електромагнітних коливань високої частоти, зосереджену в вихідних коливальних ланцюгах радіопередавача, в енергію випромінюваних радіохвиль. Перетворення засновано на тому, що, як відомо, змінний електричний струм є джерелом електромагнітних хвиль. Це властивість змінного електричного струму вперше встановлено Г. Герцем в 80-х рр. 19 в. на основі робіт Дж. Максвелла (докладніше див. Випромінювання і прийом радіохвиль ). Приймальна А. виконує зворотну функцію - перетворення енергії поширюються радіохвиль в енергію, зосереджену у вхідних коливальних ланцюгах приймача. Форми, розміри і конструкції А. різноманітні і залежать від довжини випромінюваних або прийнятих хвиль і призначення А. Застосовуються А. у вигляді відрізка дроту, комбінацій з таких відрізків, що відображають металевих дзеркал різної конфігурації, порожнин з металевими стінками, в яких вирізані щілини, спіралей з металевих дротів і ін.
Основні характеристики і параметри А. У більшості передавальних А. інтенсивність випромінювання залежить від напрямку або, як кажуть, А. володіє спрямованістю випромінювання. Це властивість А. графічно зображається діаграмою спрямованості, яка б показала залежність від напрямку напруженості електричного поля випромінювань хвилі (яка вимірюється на великому і однаковій відстані від А.). Спрямованість випромінювання А. приводить до підвищення напруженості поля хвилі в напрямку максимального випромінювання і таким чином створює ефект, еквівалентний ефекту, що викликається збільшенням випромінюваної потужності. Для кількісної оцінки еквівалентного виграшу в випромінюваної потужності введено поняття коефіцієнта спрямованої дії (КНД), що показує, у скільки разів потрібно збільшити потужність випромінювання при заміні даної реальної А. гіпотетичної ненаправленої А. ( ізотропним випромінювачем ), Щоб напруженість електромагнітного поля залишилася незмінною. Не вся підводиться до А. потужність випромінюється. Частина потужності втрачається в проводах і ізоляторах А., а також в навколишньому А. середовищі (землі, що підтримують А. конструкціях і ін.). Ставлення випромінюваної потужності до всієї підводиться називається ккд А. Твір КНД на ккд називається коефіцієнтом посилення (КУ) А.
Приймальна А. також характеризується формою діаграми спрямованості, КНД, ккд і КУ. Її діаграма спрямованості змальовує залежність ЕРС, створюваної А. на вході приймача, від напрямку приходу хвилі. При цьому передбачається, що напруженість поля в точці прийому не залежить від напрямку приходу хвилі. КНД показує, у скільки разів вводиться А. у вхідні ланцюг приймача потужність при приході хвилі з напряму максимального прийому більше середнього (в усіх напрямках) значення потужності, за умови, що напруженість поля не залежить від напрямку приходу хвилі. КНД приймальні А. характеризує її просторову вибірковість, визначальну можливість виділення сигналу на тлі перешкод, створюваних радіосигналами, що йдуть з різних напрямків і породжуваних різними джерелами (див. перешкоди радіоприйому ). Під ккд приймальні А. мають на увазі ккд цієї ж А. при використанні її для передачі. КУ приймальні А. визначається як добуток КНД на ккд. Форма діаграм спрямованості, КНД і КУ будь А. однакові в режимі передачі і в режимі прийому. Це властивість взаємності процесів передачі і прийому дозволяє обмежитися описом характеристик А. лише в режимі передачі.
Теорія і методи побудови А. базуються на теорії випромінювання елементарного електричного вібратора (рис. 1, а), опублікованій Г. Герцем в 1889. Під елементарним електричним вібратором на увазі провідник, довжиною в багато разів меншою довжини випромінюваної хвилі λ, обтічний струмом високої частоти з однаковою амплітудою і фазою на всій його довжині. Його діаграма спрямованості в площині, що проходить через вісь, має вигляд вісімки (рис. 1, б). У площині, перпендикулярній осі, спрямованість випромінювання відсутня, і діаграма має форму кола (рис. 1, в). КНД елементарного вібратора дорівнює 1,5. Прикладом практичного виконання елементарного вібратора є Герца вібратор . Будь-яка А. може розглядатися як сукупність великого числа елементарних вібраторів.
Перша практична А. у вигляді несиметричного вібратора була запропонована винахідником радіо А. С. Поповим в 1895. Несиметричний (щодо точки підведення енергії) вібратор є довгим вертикальним дротом, між нижнім кінцем якого і заземленням включається передавач або приймач (рис. 2, а). Заземлення зазвичай виконується у вигляді системи радіально розташованих проводів, які закопують в землю на невелику глибину. Ці дроти з'єднані загальним проводом з однією з клем передавача або приймача. Діаграма спрямованості вертикального несиметричного вібратора, довжина якого мала в порівнянні з λ, має у вертикальній площині (при високій електричної провідності землі) вид полувосьмёркі (рис. 2, б); в горизонтальній - форму круга. КНД такий А. рівний 3. Як видно з рис. 2, б, вертикальний несиметричний вібратор забезпечує інтенсивне випромінювання уздовж поверхні землі і тому отримав широке застосування в радіозв'язку і радіомовлення на довгих і середніх хвилях. На цих хвилях властивості грунту близькі до властивостей високопроводящей середовища і звичайно потрібно забезпечити інтенсивне випромінювання уздовж поверхні землі.
Однією з важливих характеристик А. такого типу є опір випромінювання Rізл. При довжині вібратора l £ 1/4 l під опором випромінювання зазвичай мають на увазі відношення випромінювань потужності до квадрату ефективного значення сили струму, виміряного в нижнього кінця вібратора. Чим більше Rізл, тим більше що випромінюється потужність (при заданому струмі у вібраторі), вище ккд, ширше смуга частот, що пропускаються і нижче максимальна напруженість електричного поля, що виникає у поверхні дроту А. при заданій потужності, що підводиться. Т. к. Максимальна напруженість поля, щоб уникнути іонізації навколишнього повітря і пробою ізоляторів, що підтримують А., не повинна перевищувати певного значення, то чим більше Rізл, тим більше максимальна потужність, яку можна підвести до А. Rізл збільшується з ростом відносини l / λ, а також з підвищенням рівномірності розподілу струму по довжині вібратора. Розширення смуги частот, що пропускаються і зниження макс. напруженості поля досягаються також збільшенням діаметру дроту А. або застосуванням декількох паралельно з'єднаних проводів (зниження хвильового опору А.).
А. довгих хвиль. В області довгих хвиль вдосконалення А. йшло по лінії збільшення їх геометричної висоти, що доходила до 300 м, вирівнювання розподілу струму шляхом додавання горизонтальних і похилих дротів (Т-образні, Г-образні і зонтичні А., рис. 3) і виконання вертикальних і горизонтальних частин А. з декількох паралельних проводів з метою зниження хвильового опору. КНД довгохвильових А. »3. У міру укорочення λ полегшується будівництво А. заввишки, сумірною з λ. При цьому немає потреби в додаванні горизонтальних або похилих проводів. Тому в 30-х рр. на радіомовних станціях, що працюють в діапазоні довжин хвиль від 200 до 2000 м, став застосовуватися вертикальний несиметричний вібратор у вигляді ізольованих від землі свободностоящей металевої антени-башти або антени-щогли, підтримуваний відтяжками, розділеними ізоляторами на короткі секції з метою зменшення струмів, що наводяться в них електромагнітним полем вібратора. КНД антени-щогли і антени-башти залежить від відношення їх висоти до λ. Коли це відношення дорівнює 0,63, КНД має максимальне значення, рівне 6. Якщо за умовами роботи в цьому діапазоні хвиль бажано направлене випромінювання в горизонтальній площині, то застосовують складну А. (рис. 4, а), що складається зазвичай з 2 вертикальних несиметричних вібраторів - одного, безпосередньо питомого від передавача (активний вібратор), і іншого, виконаного ідентично першому і збуджується внаслідок просторової електромагнітної зв'язку з ним (пасивний рефлектор). При належній налаштування пасивного рефлектора в результаті інтерференції хвиль , Випромінюваних активним вібратором і пасивним рефлектором, виходить діаграма спрямованості, характерна форма якої в горизонтальній площині показана на рис. 4, б.Как видно, застосування рефлектора приводить до істотного послаблення інтенсивності випромінювання в одному півпросторі. КНД такий А. приблизно в 2 рази більше КНД одного вібратора.
А. середніх хвиль. У радіомовному діапазоні 200-550 м широко застосовують так звані антіфедінговую А., що дозволяє послабити ефект завмирання електромагнітного поля (федінга), що виникає на малих відстанях від А. (починаючи з 40-60 км) ввечері і вночі. Ефект завмирання обумовлений інтерференцією просторової (відбитою від іоносфери) хвилі і хвилі, що розповсюджується вздовж поверхні землі. Розподіл струму по вібратор у антіфеддінговой А. підбирається так, що прийом просторової хвилі значно послаблюється. Для прийому на довгих і середніх хвилях , Крім несиметричних вібраторів, користуються рамковою антеною (Рис. 5) і так званими магнітними антенами , А також складною А., що представляє собою композицію з рамкової А. і вертикального симетричного вібратора. Ці приймальні А. володіють направленими властивостями в горизонтальній площині і тим самим дозволяють ослабити перешкоди радіоприйому, якщо джерело перешкод знаходиться в напрямах мінімуму діаграми спрямованості. Подальше збільшення перешкодозахищеності при прийомі на довгих і середніх хвилях може бути досягнуто застосуванням антени Бевереджа, що є довгим горизонтальний провід, підвішений на висоті кількох метрів над землею і спрямований на станцію, що приймається.
А. коротких хвиль. Виконання короткохвильових А. (див. короткі хвилі ) Істотно залежить від протяжності ліній зв'язку. На лініях малої протяжності (до декількох десятків км) зв'язок здійснюється за допомогою хвиль, що поширюються уздовж поверхні землі (див. поширення радіохвиль ). На таких лініях в якості А. часто застосовують вертикальний несиметричний вібратор, подібний вібратора середніх і довгих хвиль, а також вертикальний симетричний вібратор (мал. 6, а). На лініях великої протяжності (від 50-100 км і більше) зв'язок здійснюється за допомогою радіохвиль, однократно або багаторазово відбитих від іоносфери. На таких лініях широко застосовують А. з горизонтальних симетричних вібраторів (рис. 6, б), що забезпечують максимальне випромінювання під деяким кутом до горизонтальної площини. Цілодобова і цілорічна зв'язок на коротких хвилях вимагає частої зміни λ. У денний час, влітку і в роки підвищеної сонячної активності потрібні коротші хвилі, ніж вночі, взимку і в роки зниженої сонячної активності. Тому застосовують переважно діапазонні А., що працюють в широкому діапазоні хвиль без будь-яких перебудов. Однією з найпростіших діапазонних А. є симетричний горизонтальний вібратор, відомий під назвою Надененко диполя (Рис. 7). Ця А. має мале хвильовий опір, внаслідок чого її вхідний опір в широкому діапазоні хвиль мало залежить від довжини хвилі, що дозволяє забезпечити хороше узгодження з живильним фідером в більш ніж 2-кратному діапазоні хвиль без перебудови. КНД диполя Надененко (з урахуванням впливу землі, що усуває випромінювання в нижню полупространство) лежить в межах від 6 до 12.
На далеких короткохвильових лініях зв'язку необхідні А. з великими КНД, ніж КНД симетричного вібратора. В якості таких А. часто застосовують синфазну А. (рис. 8, а), що представляє собою плоску решітку з симетричних вібраторів, збуджених струмами однакової фази. У напрямку, перпендикулярному до центру грат, на великій відстані від синфазної А. поля, створювані випромінюванням всіх вібраторів, синфазних, т. К. Шляху хвиль від вібраторів до точки прийому практично однакові. В цьому напрямку створюється максимальна напруженість поля. В інших напрямках колії і відповідно фази хвиль різні, і інтерференція хвиль, випромінюваних окремими вібраторами, приводить до ослаблення сумарної напруженості поля. Чим більше вібраторів в одному горизонтальному ряду, тим вже діаграма спрямованості в горизонтальній площині. Діаграма спрямованості у вертикальній площині звужується зі збільшенням числа горизонтальних рядів (поверхів) вібраторів. Для отримання односпрямованого випромінювання і збільшення КНД в 2 рази решітки доповнюються пасивним рефлектором у вигляді ідентичною решітки, в якій, внаслідок просторової електромагнітної зв'язку, збуджуються струми такої амплітуди і фази, що випромінювання в напрямку L 1 різко послаблюється (рис. 8, а), а в напрямку L 2 посилюється. Для того щоб синфазна А. могла працювати в широкому діапазоні хвиль (до 2-кратного і більше) без спеціальних пристроїв, що погоджують її вхідний опір з хвильовим опором живлячої фідера, вібратори часто виконуються у вигляді диполів Надененко. Для усунення необхідності перебудови рефлектора при зміні l його інколи виконують у вигляді густої сітки з горизонтальних дротів (апериодический рефлектор), малопроникних для хвиль, випромінюваних А. Діаграма спрямованості короткохвильової синфазної А. у горизонтальній (рис. 8, б) і вертикальної площинах (рис . 8, в) складається з одного великого (головного) пелюстки і безлічі малих (бічних) пелюсток. Чим нижче рівень бічних пелюсток, тим вище якість А. При передачі бічні пелюстки призводять до марної розсіюванню частини потужності, при прийомі - збільшують ймовірність попадання в тракт приймача сигналів, що заважають, що йдуть з різних напрямків. КНД D синфазной А. приблизно визначається за формулою
D = k · 4p S / l 2,
де S - площа полотна А. (м 2), λ- довжина робочої хвилі (м), k-коефіцієнт, що враховує вплив землі, відстань між вібраторами, довжину плечей вібраторів і ін. Для синфазних короткохвильових А. k одно 2-3. КНД синфазних короткохвильових А. досягає декількох сотень і навіть тисяч, а ккд близький до 1.
Поряд з синфазной гратами на коротких хвилях застосовується ромбическая антена . Ця А. відрізняється можливістю її використання в широкому діапазоні хвиль (до 4-кратного). КНД ромбічної А., в залежності від виконання і l, лежить в межах від 20 до 200, а ккд - 0,5-0,8. Недолік ромбічної А. - порівняно високий рівень бічних пелюсток. На прийомних короткохвильових радіоцентрах, крім А. з симетричних вібраторів і ромбічних А., застосовується біжучої хвилі антена (Рис. 9), що відрізняється широким (до 6-кратного) діапазоном робочих хвиль, низьким рівнем бічних пелюсток в горизонтальній площині, що забезпечує підвищену перешкодозахищеність прийому. КНД А. хвилі, що біжить лежить в межах 40-250, а ккд - 0,05-0,5. Внаслідок низького ККД ця А. не застосовується для передачі. Для непрофесійного прийому коротких хвиль радіослухачі користуються несиметричними вібраторами, рамковими, магнітними А., а також Бевереджа А.
В розробці схем і теорії довго-, середньо- і короткохвильових А. велике значення мали роботи радянських учених Р. З. Айзенберга, Б. В. Брауде, І. Г. Кляцкін, В. Д. Кузнєцова, Г. А. Лаврова, А. Л. Мінца, А. М. Моделя, С. І. Надененко, М. С. Неймана, Л. К. Оліфіна, А. А. Пістолькорса, В. В. Татаринова, М. В. Шулейкіна і інших і зарубіжних вчених: англійця Г. Хоуе, француза Л. Бріллюена, американців П. Картера і Г. Брауна, шведа Е. Халл і ін.
А. метрових и дециметрових хвилях. На метрових и дециметрових хвилях для теле- и радіопередач застосовують багатоповерхові (до 30 поверхів) турнікетні (рис. 10), панельні, щілинні А. и інші типи А. з круговими діаграмамі спрямованості в горізонтальній площіні и вузьких у вертікальній площіні (див. Телевізійна антена ). КНД ціх А. пропорційній числу поверхів и находится в межах від 6 до декількох десятків. Для Збільшення зони Дії ЦІ А. встановлюються на Башту або щогла висота 100-300 м и более. Найвища в мире телевізійна вежа, висота 533 м, споруджена в Москві. Прийом телевізійніх передач ведеться на симетричний вібратор, А. типу « хвільової канал »(Рис. 11) та ін., Які зазвічай встановлюються на дахах будинків або високих опорах. У великих (багатоквартірніх) Будинком застосовують Колективне А., что складається з власне А., підсілювача вісокої частоти і системи розподільніх фідерів, что підводять Енергію вісокої частоти з виходом підсілювача до входів телевізорів. Як власне А. в системе колективного прийому застосовують А. типу «хвильовий канал» и ін. Число телевізорів, что обслуговують однією колектівної А., доходити до декількох сотень. Істотній внесок в розробка Передавальний и Приймальна телевізійніх А. внесли радянські Вчені Б. В. Брауде, В. Д. Кузнецов та ін., Зарубіжні Вчені: американець Н. Лінденблад и ін. На метрових хвилях для зв'язку в межах прямої відімості застосовують симетричні и несіметрічній вібратори, Бевереджа А. та ін.; для ионосферной зв'язку - синфазну многовібраторную грати, А. типу «хвильовий канал», ромбічну А. та ін .; для метеорної радіозв'язку - переважно А. типу «хвильовий канал».
А. надвисоких частот (СВЧ). На СВЧ, що охоплюють дециметрові, сантиметрові і міліметрові хвилі, для радіорелейних ліній зв'язку, радіолокації, космічних ліній зв'язку, радіоастрономії і ін. Широко застосовують синфазних поверхневі А. По принципу дії такі А. подібні синфазной многовібраторной решітці і відрізняються тільки тим, що вони складаються не з дискретних випромінюючих елементів (вібраторів), а являють собою суцільну пласку поверхню, на якій порушено синфазное електромагнітне поле. Синфазна поверхню, так само як і синфазна решітка, має максимальне випромінювання в напрямку, перпендикулярному до поверхні, і діаграму спрямованості, що звужується в міру збільшення площі поверхні. КНД таких А. визначається за наведеною вище формулою. Коефіцієнт k (див. Формулу) в даному випадку називають коефіцієнтом використання поверхні. У діапазоні СВЧ не прийнято враховувати вплив землі при визначенні КНД А. Внаслідок цього при ідеально плоскою, синфазно і рівномірно збудженої поверхні коефіцієнт k дорівнює 1. У реальних А. через нерівномірність порушення, відступу від синфазности і витоку частини енергії мимо основної випромінюючої поверхні коефіцієнт k дорівнює 0,4-0,8. Як випливає з формули, при заданій площі випромінюючої синфазної поверхні А. КНД збільшується обернено пропорційно квадрату довжини хвилі. Ця обставина привела до того, що в області НВЧ застосовують А. з великими КНД, що доходять до сотень тисяч і мільйонів. Для створення синфазно збудженої поверхні широко запозичують технічні прийоми з області оптики і електроакустики. Найпростішою поверхневою А. є рупорна антена (Рис. 12) у вигляді металевого радіохвилеводу з плавно збільшується перетином. Біля виходу рупора при досить малому вугіллі розчину плоска поверхня, що проходить через його кромки, виходить майже синфазно збудженої. Коефіцієнт використання поверхні такої А. дорівнює 0,5-0,8, а КНД зазвичай лежить в межах 10-100. Рупорна А. також широко застосовується як опромінювач дзеркальних і лінзових А.
Застосовувана на СВЧ лінзова антена (Рис. 13) за принципом дії ідентична оптичної лінзи і складається з власне лінзи і опромінювача, встановленого в її фокусі F. Лінза трансформує сферичний або циліндровий фронт хвилі опромінювача в плоский. Таким чином на виході лінзи виходить плоска поверхня, збуджена синфазним електромагнітним полем. Окремий випадок линзовой А. - рупорно-лінзова А., що складається з рупора з великим кутом розчину (60-70 °) і вставленої на його виході лінзи, що трансформує сферичний або циліндровий фронт хвилі в рупорі в плоский. При зміщенні опромінювача лінзи з фокусу в площині, що проходить через фокус і перпендикулярній осі лінзи, фронт хвилі на її виході повертається на певний кут. Відповідно повертається напрям максимального випромінювання. Це властивість линзовой А. використовується в радіолокаторах при скануванні діаграми спрямованості ( «гойданні» напряму максимального випромінювання). У звичайних лінзових А. кут повороту напрямки максимального випромінювання обмежений унаслідок того, що з його збільшенням знижується коефіцієнт використання поверхні. Виняток становлять апланатіческіе лінзові А., що відрізняються тим, що в межах широкого сектора поворот напряму максимального випромінювання (зміщенням опромінювача) не супроводжується істотним зниженням коефіцієнта використання поверхні. Високоякісні лінзові А. мають коефіцієнт використання поверхні 0,5-0,6.
Виключно велике поширення в області СВЧ отримали дзеркальні антени, що складаються з металевого дзеркала з профілем параболоїда і опромінювача. Останній встановлюється у фокусі F параболоїда (рис. 14). Параболічне дзеркало трансформує сферичний фронт хвилі опромінювача в плоский фронт в розкриві (на плоскій поверхні, обмеженою кромкою дзеркала). Тим самим утворюється плоска поверхня, збуджена синфазним електромагнітним полем. Як опромінювача застосовуються слабо направлені А. (рупори, вібратори з невеликим рефлектором, спіралі і ін.). Так само, як і в линзовой А., зсув опромінювача з фокусу в площині, перпендикулярній осі А., супроводжується поворотом напрямки максимального випромінювання. Це властивість також використовується в радіолокаторах при скануванні діаграми спрямованості. У звичайній параболічної А. (рис. 14) опромінювач знаходиться в полі хвиль, відбитих від дзеркала, що викликає спотворення діаграми спрямованості і зменшення КНД. Такий же негативний ефект викликають конструктивні елементи, що підтримують опромінювач. Щоб уникнути цього часто застосовують параболічні А. з винесеним опромінювачем; як відбивач використовується «вирізка» з параболоїда обертання, у фокусі F якою встановлюється опромінювач (рис. 15). При цьому потік електромагнітної енергії, відбитий від дзеркала, проходить повз опромінювача і підтримують його конструктивних елементів. У радіорелейного зв'язку широке застосування отримала рупорно-параболічна А. (рис. 16), що є одним з варіантів дзеркальної А. з винесеним опромінювачем. У цій А. опромінюючий рупор і параболічне дзеркало складають єдине ціле, що практично усуває витік енергії за краї дзеркала. У 60-х рр. 20 в. в радіорелейного зв'язку, космічної радіозв'язку, радіоастрономії і ін. набули широкого поширення дводзеркальні А. (рис. 17), що складаються з основного параболічного дзеркала, допоміжного малого дзеркала і опромінювача. Електромагнітна енергія підводиться до опромінювача, що встановлюється у вершини параболоїда, і випромінюється на мале дзеркало, після відбиття від якого спрямовується на основне дзеркало. Застосування допоміжного дзеркала полегшує отримання оптимального розподілу електромагнітного поля в розкриві основного дзеркала, що забезпечує максимальне КНД і дозволяє зменшити довжину лінії, що підводить енергію до опромінювача. Істотний внесок у розробку теорії і техніки двухзеркальной А. зроблений радянським вченим Л. Д. Бахраху. Коефіцієнт використання поверхні добре виконаних дзеркальних А. рівний 0,5-0,7.
Крім металевих дзеркал з профілем параболоїда, застосовуються дзеркала з профілем параболічного циліндра, сфери (сферична А.) і ін. Характерна особливість сферичної А. - можливість керування напрямком максимального випромінювання в широкому секторі кутів без істотного зменшення КНД. Радянськими вченими С. Е. Хайкіним і Н. Л. Кайдановським запропонована оригінальна дзеркальна А. для застосування в якості радіотелескопу. Такий радіотелескоп споруджений в Пулковської обсерваторії. Він складається з пересувного опромінювача і набору плоских дзеркал, що переміщаються, що розташовуються по ламаній лінії, апроксимуючої параболу. Шляхом пересування опромінювача і перестановки дзеркал можна в широких межах управляти напрямом максимального випромінювання.
Одна з характерних А. СВЧ діапазону - щілинна А. у вигляді замкнутого полого металевого короба з прорізаними в ньому щілинами. Всередину короба вводиться електромагнітна енергія, яку випромінює через щілини (щілинні вібратори) в зовнішній простір. Великого поширення набула синфазна антенна решітка з таких вібраторів. Часто вона виконується у вигляді радіохвилеводу прямокутного або круглого перетину (рис. 18), в одній зі стінок якого прорізаються щілини довжиною 1/2 l, що розміщуються таким чином, що вони порушуються синфазно. КНД таких А. приблизно дорівнює потроєному числу щілин. Щілинні вібратори не виступають над металевою поверхнею. Тому вони широко використовуються в тих випадках, коли це властивість є важливим, наприклад на літальних апаратах.
Великий внесок у розвиток теорії щілинних А. внесли радянські вчені М. С. Нейман, А. А. Пістолькорс, Я. Н. Фельд і ін.
Поряд з синфазной А. в діапазоні СВЧ застосовують А. хвилі, що біжить, що складається з системи випромінювачів, збуджених за законом хвилі, що біжить, і має максимальне випромінювання в напрямку її поширення. До А. такого типу відносяться спіральна антена , А. типу «хвильовий канал», діелектрична антена , А. поверхневої хвилі (імпедансна А.) і ін. Імпедансна А. зазвичай складається з ребристої поверхні і збудника. В А., показаної на рис. 19, збудником служить рупор. При висоті ребер менше 1/4 λвдоль ребристої поверхні утворюється хвиля, що біжить, що розповсюджується зі швидкістю менше швидкості світла. Така А., як і щілинна, легко може бути зроблена невиступаючої. КНД А. хвилі, що біжить, що застосовуються на СВЧ, зазвичай не перевищує 100. У розвитку теорії і техніки імпедансних А. істот, роль зіграли роботи радянських вчених Л. Д. Бахраха, Л. Д. Дерюгіна, М. А. Міллера, В. І. Таланова, О. Н. Терешина і ін., американського вченого Г. Больяи і ін.
У 50-60-і рр. 20 в. в діапазонах коротких, метрових і сантиметрових хвиль набули поширення частотно-залежні антени . Ці А. відрізняються від А. інших типів тим, що вони в широкому діапазоні (10-20-кратному і більш) мають майже незмінні характеристики (форму діаграми спрямованості, КНД, вхідний опір і ін.). Одним з поширених типів частотно-незалежної А. є логоперіодична А., варіант якої показаний на рис. 20. Підводиться до А. електромагнітна енергія збуджує великі струми тільки в 3-5 вібраторах, що мають довжину, близьку до половини довжини робочої хвилі. Ця група вібраторів утворює так звану «активну область» А. Зі зміною довжини робочої хвилі відповідно переміщається «активна область» А. Таким чином, ставлення лінійних розмірів цієї частини А. до довжини робочої хвилі не змінюється зі зміною частоти. Це і є причиною слабкої залежності електричних характеристик А. від частоти. КНД логоперіодіческіх А. одно 30-50.
Перспективи розвитку А. У 60-і рр. 20 в. намітився ряд перспективних напрямків розвитку теорії і техніки А. Найважливіші з них: 1) створення антенних решіток з великого числа випромінюючих елементів (електричних вібраторів, рупорів і ін.), кожен з яких підведений до окремого вихідного блоку передавача, що має регульований фазовращатель. Керуючи співвідношенням фаз полів в окремих випромінюючих елементах, можна швидко міняти напрям максимального випромінювання, а також форму діаграми спрямованості А. Ідентичним чином створюються прийомні антенні решітки з великого числа слабонаправленних А., що підключаються до окремих вхідним блокам приймача. 2) Створення А., заснованих на методі апертурного синтезу, що полягає, зокрема, в переміщенні однієї або декількох невеликих за розмірами А. з послідовною фіксацією в пристрої амплітуди і фази прийнятих сигналів. Відповідним підсумовуванням цих сигналів можна отримати такий же ефект, як від більшої А. з лінійними розмірами, рівними довжинами шляхів переміщення малих А. 3) Створення економічних, легко встановлюються А. (дзеркальних А., антен-веж і антен-щогл і ін. ) на основі використання металізованих плівок, із застосуванням пневматики для додання А. необхідної конфігурації. 4) Широке впровадження строгих методів аналізу і синтезу (проектування за заданими характеристиками) А. на основі застосування електронних обчислювальних машин. 5) Розвиток статистичних методів аналізу А.
Літ .: Пістолькорс А. А., Антени, М., 1947; Айзенберг Г. З., Антени ультракоротких хвиль, М., 1957; Марков Г. Т., Антени, М., 1960; Драбкин А. Л., Зузенко В. Л., Антенно-фідерні пристрої, М., 1961; Айзенберг Г. З., Короткохвильові антени, М., 1962.
Г. З. Айзенберг, О. Н. Терешин.
Мал. 11. Антена типу «хвильовий канал»: 1 - кабель живлення; 2 - рефлектор; 3 - директори; 4 - активний вібратор. Напрямок максимального випромінювання показано стрілкою.
Мал. 14. Параболічна антена: 1 - фронт хвилі, що падає на дзеркало; 2 - опромінювач; 3 - розкривши дзеркала; 4 - параболічне дзеркало; 5 - фронт хвилі, відбитої від дзеркала; F - фокус параболоїда. Стрілками показаний хід променів.
Мал. 9. Короткохвильова антена біжучої хвилі: 1 - вібратор; 2 - ізолятори; 3 - лінія харчування; 4 - розв'язує резистори; 5 - поглинаючий резистор. Стрілкою показано напрямок максимального прийому.
Радіотелескоп Пулковської обсерваторії.
Мал. 1. Елементарний електричний вібратор: а - схема: 1 - вібратор; 2 - напрям в точку спостереження; б - діаграма спрямованості в площині YOZ; в - діаграма спрямованості в площині XOY.
Мал. 5. Рамкова антена: 1 - рамка; 2 - симетрична лінія, що йде до приймача.
Мал. 3. Т-подібна антена довгих хвиль: 1 - зниження (випромінювач); 2 - горизонтальна частина; 3 - ізолятори; 4 - система заземлення; 5 - клеми, що приєднуються до передавача.
Телевізійна щілинна антена.
Мал. 8. Синфазна антена коротких хвиль: а - схема: 1 - випромінюючий елемент у вигляді диполя Надененко; 2 - апериодический рефлектор; 3 - ізолятори; 4 - лінія харчування (зниження), що йде до передавача; б - діаграма спрямованості в горизонтальній площині: 1 - основний пелюстка; 2 - бічні пелюстки; 3 - ширина діаграми спрямованості на рівні 0,7 від максимального; в - діаграма спрямованості у вертикальній площині (при ідеальній провідності землі): 1 - основний пелюстка; 2 - бічні пелюстки: Е - напруженість поля; Em - максимальна напруженість поля.
Мал. 4. Складна антена середніх і довгих хвиль: а - схема: 1 - активний вібратор, що виконується у вигляді антени-щогли або аітенни-вежі; 2 - пасивний вібратор, що виконується у вигляді антени-щогли або антени-башти; 3 - клеми, що приєднуються до передавача; 4 - елемент настройки; б - діаграма спрямованості в горизонтальній площині. Стрілкою показано напрямок максимального випромінювання.
Рупорно-параболічні антени радіорелейної лінії зв'язку.
Мал. 19. Антена поверхневої хвилі (імпедансна антена): 1 - ребриста замедляющая структура; 2 - рупорними збудливу пристрій; 3 - живить радіохвилевід. Стрілкою показано напрямок максимального випромінювання.
Мал. 2. Вертикальний несиметричний вібратор: а - схема: 1 - провід (випромінювач); 2 - клеми, що приєднуються до передавача; 3 - напрям в точку спостереження; 4 - система заземлення; 5 - поверхня землі; б - діаграма спрямованості у вертикальній площині; в - діаграма спрямованості в горизонтальній площині.
Мал. 17. Двухзеркальная антена: 1 - основна параболічне дзеркало; 2 - опромінювач; 3 - живить радіохвилевід; 4 - допоміжне еліптичне дзеркало; 5 - допоміжне гіперболічне дзеркало; F - фокус антени. Стрілками показаний хід променів.
Слабонаправленних логоперіодична антена спірального типу.
Мал. 10. Турнікетна антена.
Мал. 18. Волноводная щілинна антена: 1 - щілинні вібратори; 2 - радіохвилевід. Стрілкою показаний напрямок руху електромагнітної енергії в радіохвилеводі.
Двухзеркальная параболічна антена.
Параболічна антена Серпуховського радіотелескопа.
Мал. 7. Диполь Надененко: 1 - диполь; 2 - симетрична лінія харчування; 3 - ізолятори; 4 - щогла з секціонованими відтяжками; 5 - поверхня землі.
Мал. 15. Параболічна антена з винесеним опромінювачем: 1 - плоский фронт хвилі, відбитої від дзеркала; 2 - дзеркало у вигляді «вирізки», що має форму параболоїда обертання; 3 - живить радіохвилевід; 4 - сферичний фронт хвилі, що падає на дзеркало; 5 - опромінювач; F - фокус параболоїда обертання.
Мал. 16. рупорними-параболічна антена: 1 - параболічна поверхня; 2 - щока; 3 - рупор; 4 - живить радіохвилевід; 5 - розкривши антени. Напрямок максимального випромінювання показано стрілкою.
Мал. 13. Лінзова антена: 1 - фронт Хвилі, что падає на лінзу; 2 - опромінювач; 3 - лінза; 4 - фронт хвилі, що пройшла, через лінзу; F - фокус лінзи. Стрілками показаний хід променів.
Мал. 12. Рупорна антена: 1 - рупор; 2 - живить радіохвилевід. Напрямок максимального випромінювання показано стрілкою.
Мал. 20. логоперіодічеськие вібраторні антена: 1 - вібратори; 2 - лінія харчування. Стрілкою показано напрямок максимального випромінювання.
Мал. 6. Симетричні вібратори: а - вертикальний; б - горизонтальний: 1 - вібратор; 2 - симетрична лінія харчування; 3 - поверхня землі.