Что такое антенна? Классификация и метрика антенн

Антенна — относительно распространенное оборудование, широко используемое в радиовещании, телевидении, радиосвязи, радиолокации, навигации, радиоэлектронном противодействии, дистанционном зондировании, радиоастрономии и других областях. Антенна — это устройство, которое может эффективно излучать электромагнитные волны в определенном направлении в пространстве или эффективно принимать электромагнитные волны из определенного направления в пространстве. Все беспроводные устройства, передающие сигналы посредством электромагнитных волн, должны иметь антенну.

Определение антенны: Основная функция антенны — излучать и принимать радиоволны.

Преобразует высокочастотные токи в электромагнитные волны при передаче.

При приеме преобразует электрические приливные волны в высокочастотные токи.

Классификация антенн:

Методы классификации	типы
По использованию	Антенны связи, радиовещательные антенны, радиолокационные антенны, навигационные антенны, пеленгаторные антенны и т. д.
По рабочему диапазону частот	Длинноволновые антенны, средневолновые антенны, коротковолновые антенны, ультракоротковолновые антенны и микроволновые антенны.
Сила направленности	Всенаправленные антенны, слабонаправленные антенны, сильнонаправленные антенны и т. д.
По поляризационным характеристикам	Антенны с линейной поляризацией, антенны с круговой поляризацией, антенны с эллиптической поляризацией и т. д.
По принципу работы	Антенны стоячей волны, антенны бегущей волны; антенная решетка
По способу управления лучом	Антенны с фиксированным лучом, фазированные антенны, интеллектуальные антенны и т. д.
По базовой структуре	Линейные антенны, поверхностные антенны, щелевые антенны
По электрическому размеру	Электрическая небольшая антенна: размер намного меньше рабочей длины волны; электрическая антенна большого размера: размер сопоставим с рабочей длиной волны

Требования к антеннам:

• Антенна должна быть способна преобразовывать как можно большую часть энергии направленных волн в электромагнитную энергию. Для этого необходимо, во-первых, чтобы антенна представляла собой хорошую электромагнитную открытую систему, а во-вторых, чтобы антенна была согласована с передатчиком или приемником (что требует расчета или тестирования сопротивления излучения антенны).

•  Антенна должна позволять максимально фокусировать электромагнитные волны в определенном направлении или максимально обеспечивать прием приходящих волн в определенном направлении, т. е. антенна должна обладать направленностью (функцией направленности).

• Антенна должна быть способна передавать или принимать электромагнитные волны заданной поляризации, т. е. антенна имеет соответствующую поляризацию.

• Антенна должна иметь достаточную рабочую полосу частот.

  
  

  Общие показатели производительности антенн:

• карта направленности

• коэффициент направленности

• прирост

• входное сопротивление

• коэффициент стоячей волны

• эффективность

  
  

  Ключевые факторы, влияющие на показатели производительности антенны:

  
  

• Электрические размеры антенны

• форма и конструкция антенны

• распределение тока по антенне

  
  

  
  

  Антенны бывают простыми и сложными:

  
  

Простота обычно достигается за счет простых конструкций из металлических проводников, таких как провода, листы металла. Простые антенны обычно являются несимметричными (например, диполь, несимметричная вертикальная антенна и т. д.) или однонаправленными (например, направленная антенна). Они просты по конструкции, просты в изготовлении и подходят для некоторых базовых нужд беспроводной связи, например, для домашних маршрутизаторов Wi-Fi или автомобильных радиоприемников.

Сложности, как показано выше, связаны с неясными фундаментальными теориями электромагнитных полей, особенно при проектировании антенных решеток для радаров и спутниковой связи, которые состоят из множества отдельных антенных элементов и требуют сложных инструментов моделирования и численного моделирования, а также экспериментальной проверки.