Коллектив авторов - Большая энциклопедия техники

Между проводами антенного полотна возникает электромагнитное поле, в результате чего антенна наводит токи в горизонтальных и вертикальных проводах. Провода находятся как внутри ромбической антенны, так и на большом расстоянии от нее. Наведение токов в проводах приводит к возникновению радиопомех, от которых избавиться очень трудно. Какова бы ни была стоящая рядом антенна – штыревая, рамочная, дипольная и т. д., из-за ромбической она будет работать плохо. Ромбическая антенна не влияет на работу окружающих антенн только в том случае, когда расстояние от полотна до внутренней антенны меньше длины волны внутренней антенны. Идеальным местом размещения ромбической антенны является пространство, которое свободно от посторонних предметов.

Рупорная антенна – это антенна, которая состоит из металлического рупора и радиоволновода, присоединенного к рупору. Рупорные антенны используются при направленном излучении и приеме радиоволн СВЧ-диапазона.

Кроме этого, рупорные антенны применяются как самостоятельные антенны в устройствах и приборах измерительной техники, спутниках связи и т. д. Диаграмма излучения антенны зависит от распределения поля в наибольшем сечении раструба, т. е. раскрыва рупора. Раскрыв определяется формой и геометрическими размерами поверхностей рупора. По форме различаются секториальный рупор, конический, пирамидальный и т. д. Кроме этого, бывают модификации рупорных антенн, такие как антенны с поверхностью в виде плавной кривой, с гладкой внутренней поверхностью и т. д. Подобные модификации улучшают электрические характеристики рупорной антенны. Они используются для получения диаграммы излучения с низкой мощностью боковых лепестков, с симметричной осью и т. д. Для коррекции свойств направлений рупорной антенны в раскрыв рупора помещают ускоряющие или замедляющие линзы. В частных случаях, чтобы рупорная антенна лучше согласовывалась с радиоволноводом, в них встраивают подстроечные элементы и согласующие секции, при этом рупор имеет параболическую образующую поверхность. Рупор антенны имеет поперечное сечение, которое увеличивается с одного конца раструба до другого. Благодаря сечению создается плавный переход от волновода к свободному пространству волнового сопротивления.

В рупорно-параболической антенне рупор излучает волны, падающие на сегмент параболоида. Отражаясь от сегмента, волны излучаются через раскрыв раструба. Чтобы получить плоские волны, фокус рефлектора должен быть смещен с фазовым центром рупора.

Рупорная антенна работает на прием, она вращается вокруг своей оси, которая располагается перпендикулярно плоскости. В плоскости характеристика направленности снимается. Кристаллический детектор с усилителем подключается к выходу рупорной антенны. При слабых сигналах в детекторе образуется квадратичная вольтамперная характеристика, в связи с этим квадрат напряженности поля соответствует показаниям индикатора. Источником электромагнитных волн является антенна, которая работает на передачу, она стационарна и находится на приличном расстоянии от рупорной антенны. Чтобы снять характеристику направленности антенны, ее поворачивают на определенный угол. После этого показания на приборе, прилегающем к антенне, фиксируются. Антенна поворачивается на угол, и ее данные фиксируются до тех пор, пока рупорная антенна не повернется на 360°, т. е., пока не совершит полный оборот вокруг своей оси.

Сверхвысоких частот техника – это область науки и техники, которая связана с изучением и применением свойств электромагнитных волн и колебаний в диапазоне 300 МГц – 300 ГГц. Сокращенно техника сверхвысоких частот называется СВЧ-техникой. СВЧ-техника различается по типам решаемых задач и связанным с ними областям использования устройств. Это телевизионные, информационные, радиолокационные, радионавигационные, энергетические, медицинские, биологические и другие области. Системы и устройства СВЧ-техники широко применяются в научных исследованиях, которые проводятся в ядерной физике, радиоспектроскопии, радиоастрономии, физике твердого тела и т. д. Широкий СВЧ-диапазон делится на участки, которые определяются длиной волны. Это могут быть участки миллиметровых, сантиметровых, дециметровых и метровых волн.

В отличие от других подобных устройств устройства сверхвысокочастотной техники обладают определенными специфическими характеристиками. В СВЧ-технике длина волны соразмерна с линейными размерами устройств. Соразмерны также время движения электронов в приборах и период СВЧ-колебаний. Кроме этого, устройства обладают высоким коэффициентом отражения от поверхностей из металла, могут концентрировать СВЧ-энергию в узком электронном луче, имеют большую информационную емкость диапазона и т. д.

Пассивные цепи диапазона СВЧ, которые не содержат источников энергии, имеют вид линий передачи и отрезков линий передачи. Они выполняют функцию коаксиальных и двухпроводных радиоволноводов, с помощью которых приемнику передается электромагнитная энергия. После этого в приемнике выделяются сигналы полезной информации или сигналов СВЧ-энергии. Длина линии передачи или равна длине волны, или превосходит ее.

Волна распространяется в линии одинаково с периодом колебаний СВЧ или быстрее.

Индуктивность, емкость и активное сопротивление линии передачи распределяются вдоль всего проводника, поэтому линии входят в группу цепей с распределенными параметрами.

Сочетания пассивных и активных цепей СВЧ применяются при создании различных устройств, таких как генераторы, усилители, приемники излучения, умножители частоты и т. д. В СВЧ-устройствах используются водородные генераторы, сверхпроводящие резонаторы, в результате чего стала получаться малая относительная нестабильность частоты.

В последнее время стоит вопрос об увеличении надежности и миниатюризации аппаратуры, которая работает в системе невысокого энергетического потенциала. Результатом решения вопроса стало создание полностью полупроводниковых приемных и передающих устройств. Интегральные схемы сверхвысокочастотной техники составляют десятки мкм, их конструируют из элементов цепей, которые состоят из двухпроводных линий.

Масштаб использования СВЧ-техники возрастает, и поэтому повышается уровень СВЧ-энергии на земном шаре, увеличивается локальная интенсивность излучения этой энергии передающими антеннами. Если к антенне подводится высокая СВЧ-мощность, то возникает высокое напряжение, весьма опасное для здоровья и даже жизни людей, находящихся вблизи от источника. Медики учредили специальный раздел гигиены труда, который носит название радиогигиены. Она изучает биологическое влияние радиоизлучений на человека и животных, разрабатывает меры по предотвращению вредных воздействий энергии СВЧ. Для здоровья человека считается безопасным плотность потока мощности поля, равная 100 мВт/см 2в течение 2 часов. В то же время слабые дозы облучения сверхвысокочастотными волнами используются в микроволновой терапии для электролечения.