Що таке антена? Класифікація та метрика антен

Антена є відносно поширеним обладнанням, яке широко використовується в радіомовленні, телебаченні, радіозв'язку, радарах, навігації, електронних засобах протидії, дистанційному зондуванні, радіоастрономії та інших галузях. Антена — це пристрій, який може ефективно випромінювати електромагнітні хвилі в певному напрямку в просторі або ефективно приймати електромагнітні хвилі з певного напрямку в просторі. Усі бездротові пристрої, які передають сигнали через електромагнітні хвилі, повинні мати антену.

Визначення антени: основна функція антени — випромінювати та приймати радіохвилі.

При передачі перетворює струми високої частоти в електромагнітні хвилі.

Перетворює електричні припливні хвилі в струми високої частоти при прийомі.

Класифікація антен:

Методи класифікації	види
За використанням	Антени зв'язку, антени радіомовлення, антени радарів, навігаційні антени, антени пеленгації тощо.
За робочим діапазоном частот	Довгохвильові антени, середньохвильові антени, короткохвильові антени, ультракороткохвильові антени та мікрохвильові антени
Сила спрямованості	Всеспрямовані антени, слабоспрямовані антени, сильноспрямовані антени тощо.
За поляризаційними характеристиками	Антени з лінійною поляризацією, антени з круговою поляризацією, антени з еліптичною поляризацією тощо.
За принципом роботи	Антени стоячої хвилі, антени біжучої хвилі; антенна решітка
За методом керування променем	Антени з фіксованим променем, фазовані антени, розумні антени тощо.
За основною будовою	Лінійні антени, поверхневі антени, щілинні антени
За електричним розміром	Електрична мала антена: розмір значно менше робочої довжини хвилі; електрична антена великого розміру: розмір порівнянний з робочою довжиною хвилі

Вимоги до антен:

• Антена повинна мати можливість перетворювати якомога більше енергії спрямованої хвилі в електромагнітну енергію. Це вимагає, по-перше, щоб антена була хорошою електромагнітною відкритою системою, а по-друге, щоб антена була узгоджена з передавачем або приймачем (що вимагає розрахунку або перевірки опору випромінювання антени).

•  Антена повинна дозволяти максимально фокусувати електромагнітні хвилі у визначеному напрямку або максимізувати приймання вхідних хвиль у визначеному напрямку, тобто антена має спрямованість (функцію спрямованості).

• Антена повинна мати можливість передавати або приймати електромагнітні хвилі заданої поляризації, тобто антена має відповідну поляризацію.

• Антена повинна мати достатній робочий діапазон частот.

  
  

  Загальні показники продуктивності для антен:

• карта спрямованості

• коефіцієнт спрямованості

• посилення

• вхідний опір

• коефіцієнт стоячої хвилі

• ефективність

  
  

  Ключові фактори, що впливають на показники продуктивності антени:

  
  

• електричні розміри антени

• форму і структуру антени

• розподіл струму на антені

  
  

  
  

  Антени бувають як прості, так і складні:

  
  

Простота, як правило, полягає в простих конструкціях, виготовлених із металевих провідників, таких як дроти, листи металу. Прості антени зазвичай монопольні (наприклад, диполь, монопольна вертикальна антена тощо) або односпрямовані (наприклад, спрямована антена). Вони прості за структурою, прості у виготовленні та підходять для деяких базових потреб бездротового зв’язку, таких як домашні маршрутизатори Wi-Fi або автомобільні радіоприймачі.

Складності, як показано вище, пов’язані з незрозумілими фундаментальними теоріями електромагнітних полів, особливо при розробці антенних решіток для радіолокаційного та супутникового зв’язку, які складаються з багатьох окремих антенних елементів і потребують складних засобів моделювання та чисельного моделювання, а також експериментальної перевірки.