Широкополосные антенны и антенны спецназначения


Для многих применений необходимы широкополосные антенны. Например, в устройствах связи желательно одну и ту же антенну использовать для работы в различных частотных каналах. Телевизионная передающая антенна рассчитывается только на один канал. Однако он чрезвычайно широк. Антенна должна иметь приблизительно одинаковые сопротивления во всей полосе частот, равной в телевидении приблизительно 6 Мгц. При приеме телепередач это требование не столь строго, однако желательно применять одну и ту же антенну для приема нескольких каналов. В данном случае для удовлетворительной работы необходимо чтобы во всем диапазоне и характеристики излучения и характеристики сопротивления антенны были бы достаточно удовлетворительны.
Волновое сопротивление антенны может изменяться путем изменения ее формы или при применении компенсационных схем. Иногда оба этих способа применяются одновременно. Основной принцип в конструировании антенн для работы в широкой полосе частот сводится к тому, что чем толще антенна, тем шире полоса пропускаемых ею частот. Например, ширина полосы пропускания простого полуволнового вибратора значительно расширяется, если в качестве антенны использовать не тонкие провода, а толстый стержень, трубку или даже проволочную сетку. Увеличение поперечных размеров антенны влияет двояко. Для антенн длиной примерно λ сопротивление может быть уменьшено до нескольких сот ом, тогда как такая антенна, изготовленная из тонкого провода, имеет сопротивление в несколько тысяч ом. Реактивные сопротивления более толстых антенн изменяются значительно меньше. На рис. 464 показаны тонкие и толстые дипольные антенны. Антенны, показанные в правой части рисунка, могут работать в более широкой полосе частот.
Широкополосные антенны и антенны спецназначения

Простая схема компенсации для увеличения ширины полосы антенны показана на рис. 465, а. Параллельный контур LC настроен на частоту полуволнового вибратора.
Широкополосные антенны и антенны спецназначения

При этом эквивалентное сопротивление контура большое и чисто активное. На частоте, которая ниже резонансной, реактивное сопротивление антенны имеет емкостный характер, а реактивное сопротивление контура становится индуктивным.
Аналогично этому на частоте, превышающей резонансную, реактивное сопротивление антенны становится индуктивным, а сопротивление контура имеет емкостный характер. Таким образом, в некоторой полосе частот имеет место компенсация изменений реактивного сопротивления антенны. Если последовательно с контуром LC включить небольшое сопротивление, то можно выбрать такой ход кривой реактивного сопротивления контура, что в пределах некоторой (не широкой) полосы частот будет обеспечиваться почти точная компенсация. На рис. 465, б показан четвертьволновый отрезок линии, подсоединенный параллельно антенне. Подобно контуру LC, он также способствует компенсации изменений реактивного сопротивления. Петлеобразные антенны, описанные ниже, также обеспечивают компенсацию. Для компенсации в широкой полосе частот используются более сложные схемы с сосредоточенными постоянными или же несколько отрезков линий.