Лінія радіозв’язку та її особливості

Антена є технічним засобом, яке перетворює енергію електричного кола (наприклад, фідера) в енергію електромагнітного поля, що поширюється в просторі, та навпаки. Тому антени поділяються на передавальні та приймальні. Фідери – це лінії, які з’єднують та узгоджують антену з вихідним колом передавача або вхідним колом приймача. Конструктивні особливості антен залежать від конкретної тактичної задачі, що вирішується користувачем каналу зв’язку. Структурний склад каналу показано на рис. 1.1. З цього рисунку випливає, що антени є невід’ємними елементами лінії зв’язку – специфічного електродинамічного об’єкту, що знаходиться між вихідними клемами радіопередавача та вхідними клемами радіоприймача, основним наповнювачем якого є електромагнітне поле штучного походження як носій інформації від джерела до її одержувача.

На рис. 1.1 фідером передавальної антени є хвилевод із хвилею типу H₁₀. Плавне збільшення поперечних розмірів хвилеводу перетворює його на пірамідальну рупорну антену. На підставі першого рівняння Максвела змінне електромагнітне поле з напруженістю в розкриві рупору збуджує у вільному просторі вихрове магнітне поле напруженістю , яке на підставі другого рівняння Максвела збуджує в просторі вихрове електричне поле , й так далі. Біля приймальної антени, створеної, наприклад, з двох коротких відносно довжини хвилі відрізків циліндричного дроту з питомою провідністю виникають електричне та магнітне поля. Під впливом паралельної дроту складової електричного поля в провіднику збуджується електричний струм густиною , а під впливом магнітного поля – ще одна компонента струму . Зрозуміло, що результуючий струм густиною містить таку саме інформацію, що й електромагнітне поле.

Якщо антена радіопередавача є гіпотетично точковою, то потужність випромінювання розподіляється у вільному просторі рівномірно по всім напрямкам. При сферичному фронті хвилі значення густини потоку енергії (вектора Умова-Пойнтинга), яка випромінюється цією антеною, залежить від відстані R між антенами за формулою

Вт/м².

Крім того, поверхня приймальної антени, що дотикається до сферичної поверхні фронту хвилі, є дуже малою. Тому потужність, що розвивається в приймальній антені, може бути недостатньою для якісної обробки прийнятого сигналу. Значення питомої потужності П можна збільшити при незмінній величині , якщо для антен існують напрямки переважаючого випромінювання та прийому, тобто антени характеризуються спрямованими властивостями. Наприклад, зафіксуємо на рис. 1.1. проекцію будь-якого з зображених векторів на поздовжню вісь приймальної вібраторної антени. Уявимо, що ця антена переміщується по дузі радіуса фронту хвилі під деяким кутом . Тоді можна буде побачити, що проекція вектора на вісь антени зменшиться. Тому зменшиться й сила струму, що індукується в антені. Це означає, що передавальна (рупорна) антена характеризується певною спрямованістю дії. Оскільки антени виготовляються з реальних (не ідеальних) провідників, то частина підведеної з фідера енергії витрачається на теплові втрати. Тому реальні антени характеризуються коефіцієнтом корисної дії (ККД) . Крім того, деякою величиною ККД характеризується й власно фідерна лінія, що з’єднує вихід передавача (вхід приймача) з антеною. Якщо на рис.1.1 одну з антен розгорнути на деякий кут відносно поздовжньої вісі лінії радіозв’язку, то при інших рівних умовах величина проекції вектора на приймальну антену зменшиться. Це свідчить про поляризаційні властивості антен, які необхідно враховувати при реалізації каналу радіозв’язку.