Antény


Antény jsou zařízení, která slouží k přeměně elektrické energie VF proudu na energii elektromagnetických prostorových vln nebo naopak. Vlastnosti vysílacích a přijímacích antén jsou totožné, tj. každá vysílací anténa může být anténou přijímací a naopak.

Elektromagnetické vlny vznikají kolem každého vodiče, kterým prochází elektrický proud, ale ne každé uspořádání vodičů zaručuje maximální vyzařování (např. dvoudrátové vedení nevyzařuje účinně, neboť oběma vodiči procházejí proudy stejné velikosti, ale opačného směru, takže jimi vyvolaná pole se vzájemně ruší). Efektivní zářič naopak dostaneme, jestliže rozvineme dvoudrátové vedení v jednodrátové - tzv. symetrický zářič, tj. dipól (viz obr. u oddílu Antény pro KV).


Technické parametry antén:

1) Směrovost antény je schopnost antény vyzařovat elektromagnetické vlny v žádaných směrech. Tuto vlastnost posuzujeme podle směrového (vyzařovacího) diagramu, který graficky vyjadřuje směrovou závislost intenzity pole (popř. vyzářeného výkonu) v horizontální (vodorovné) nebo vertikální (svislé) rovině (např. dipól má v horizontální rovině kružnici, ve vertikální osmičku).

2) Šířka vyzařovacího úhlu je úhel 2 (viz obr.), v němž se vyzářený výkon sníží na polovinu ve srovnání se směrem maximálního vyzářeného výkonu. Protože je vyzářený výkon úměrný druhé mocnině intenzity pole, bude meze vyzařovacího úhlu určovat hodnota poměru:

3) Součinitel směrovosti antény D udává, kolikrát je třeba zvýšit výkon vysílače, aby intenzita pole v místě příjmu zůstala stejná při změně antény ze směrové na všesměrovou.

4) Účinnost antény se vyjadřuje jako poměr anténou vyzářeného výkonu Pv k přivedenému výkonu Pz + Pv:

kde Pz…ztrátový výkon

kde Rv…vyzařovací odpor, neboť platí: Rv = Pv / IA2

Rz…ztrátový odpor, neboť platí: Rz = Pz / IA2

5) Zisk antény G je dán součinem účinnosti antény a činitele směrovosti antény D, čímž se popíší vlastnosti antény s ohledem na ztráty energie vyzařováním a na směrovost antény:

6) Vstupní impedance antény musí být přizpůsobena, kvůli maximálnímu přenosu výkonu, k vedení přivádějícímu anténě vf energii, tj. charakteristická impedance vedení = vstupní impedanci antény. Pro zajištění této podmínky je nezbytné, aby vstupní impedance byla čistě reálná.

7) Další parametry: účinná výška antény; frekvenční charakteristika antény; maximální napětí antény; aj.


Antény pro DV a SV (hektometrové a delší vlny):

Pro tyto antény je charakteristické, že jejich rozměry jsou malé ve srovnání s délkou vlny. Nejjednodušší provedení takové antény je nesymetrický zářič realizovaný uzemněným vertikálním vodičem, přičemž vlastní zářič je zavěšen na stožáru (výška stožáru až 300 m) (obr. A, B).

Abychom zvýšili účinnost, je třeba zvětšit vyzařovací odpor Rv a zmenšit ztrátový odpor Rz. Ztrátový odpor tvoří hlavně odpor uzemnění, proto musí uzemnění být správně realizováno. Zvětšení vyzařovacího odporu závisí na zvětšení délky zářiče (vodiče), proto je horizontální část tvořena několika paralelními vodiči zavěšených na stožárech (obr. B).

Přijímací antény pro SV a DV: Jako nejjednodušší přijímací anténu lze použít vertikální vodič, rámovou anténu anebo feritovou anténu, jež je tvořena feritovým jádrem (délka 100 - 150 mm a průřez cca 1 cm2), na kterém je navinuta cívka.




Antény pro KV (dekametrové vlny):

Společným znakem těchto antén jsou rozměry srovnatelné s vlnovou délkou nebo ji i několikrát převyšující. To dovoluje získat dobré směrové vlastnosti antén velká směrovost antény. Vyzařovací odpor Rv bývá velký ve srovnání s odporem ztrátovým Rz velká účinnost antény.

Krátké vlny se šíří povrchovou vlnou (desítky km) anebo pomocí několika odrazů pod určitým výškovým úhlem od ionosféry a Země lze dosáhnout spojení na velké vzdálenosti (10 000 až 20 000 km).



Nejčastěji se používá symetrický dipól délky /2 - jednoduchý dipól má impedanci 75 a skládaný dipól 300 (nákres antény viz obr.), dále je možno použít kosočtverečnou (rombickou) anténu (anténa s postupnou vlnou), která je širokopásmová, relativně málo účinná a rozměrná.



Antény pro VKV a UKV - televizní antény:

Pro televizi se užívají nejčastěji směrové anténní soustavy. Stavebními prvky jsou půlvlnné a celovlnné, jednoduché a skládané dipóly - antény typu YAGI (několikanásobná anténa YAGI může mít až 100 základních prvků).

Základní skladba směrové anténní soustavy zpravidla bývá - půlvlnný skládaný dipól, který je obvykle spojen s napáječem, se nazývá zářič a jedná se o aktivní prvek; v určitých vzdálenostech jsou pak umístěny pasivní prvky -reflektor a jeden nebo několik direktorů, které jsou s aktivním prvkem vázány zářením, a dohromady tvoří podélnou soustavu (viz obr. A).

Činnost reflektoru v anténní soustavě (obr. B): Vazba mezi zářičem a reflektorem, vzdálených od sebe /4, je zářením. Dopadá-li vlnění od zářiče na reflektor, přijímá reflektor vlnu se zpožděním /4 (obr. Bb - bod ´1´) a sám jí vyzařuje se změnou fáze o 180° (obr. Bc - bod ´2´). Tato reflektorem vyzařovaná energie dopadne zpět na zářič se zpožděním /4 (obr. Bd - bod ´3´ ), takže se energie v zářiči přijatá z původního směru příjmu zesiluje příjmem od reflektoru (obr. Ba - bod ´4´).



dlabos.wz.cz