Антенны линейной поляризации

Введение

Современные достижения в технике антенн основываются на последних разработках электроники, техники полупроводников, когерентной радиооптики, оптоэлектроники и т.д. Различные объекты – наземные стационарные и мобильные пункты управления, воздушные суда, средства обеспечения полётов авиации и др. имеют множество антенн различных диапазонов и назначений, и обеспечение их электромагнитной совместимости во многом зависит от характеристик и параметров антенн.
Актуальность темы реферата заключается в том, что техника антенных устройств – одна из наиболее быстро развивающихся областей радиотехники. В определенной мере она определяет развитие радиолокации, радиоастрономии, техники связи и многих других направлений науки. Одним из многочисленных отличий современных радиолокационных станций (РЛС) дальнего обнаружения от их предшественниц является использование в антенной решетке независимых антенн с ортогональными линейными поляризациями.
Цель данной работы: рассмотреть основные аспекты поляризации.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач:
1. Рассмотреть назначение передающих антенн и их функции.
2. Изучить диапазонные и поляризационные свойства передающих антенн.
3. Ознакомится с линейной поляризацией электромагнитных волн.
4. Рассмотреть достоинства и недостатки линейной поляризации.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (две главы), заключение и библиографический список, состоящий из пяти источников литературы.
1.   Передающие антенны и их свойства
1.1 Назначение передающих антенн и их функции
Антенна является неотъемлемой составной частью любого радиотехнического устройства, которое предназначено для передачи или приёма информации с помощью радиоволн через окружающее пространство.
Передающая антенна предназначена для непосредственного излучения радиоволн. Она решает следующие задачи:
1. Преобразование энергии токов высокой частоты в энергию излучаемых радиоволн. Одним из основных требований, предъявляемых к антеннам, является сохранение закона модуляции (отсутствие искажения передаваемой информации).
2. Пространственное распределение энергии электромагнитного поля.
3. Формирование определённой поляризационной структуры поля [1,с. 358].
Классификация антенн:
1. По функциональному назначению: приёмные; передающие; приёмопередающие.
2. По конструкции и принципу действия: линейные; апертурные; антенные решётки.
Антенны линейного типа характерны тем, что размеры поперечного сечения у них малы по сравнению с длиной волны. Обычно такие антенны выполняются из отрезка провода или нескольких проводов либо в виде стержня.
Апертурные антенны имеют раскрыв (апертуру), через который проходит поток излучаемой (принимаемой) энергии.
В свою очередь, линейные и апертурные антенны могут быть представлены как непрерывные системы, состоящие из элементарных излучателей: диполей (вибраторов) Герца, элементарных рамок или источников Гюйгенса.
Антенная решётка (АР) – это совокупность идентичных излучающих (приёмных) элементов, расположенных в определённом порядке и питаемых от одного или нескольких когерентных источников.
3

. По поляризации: антенны с линейной поляризацией; антенны с вращающейся поляризацией.
4. По полосе пропускания: узкополосные; широкополосные; широкодиапазонные.
5. По диапазону радиоволн: антенны диапазона очень высоких частот (ОВЧ); антенны диапазона ультравысокой частоты (УВЧ); антенны диапазона сверхвысокой частоты (СВЧ); антенны диапазона крайне высокой частоты (КВЧ).
6. По направленным свойствам: ненаправленные; узконаправленные.
7. По месту установки: наземные (стационарные); бортовые (подвижные).
8. По назначению радиотехнических устройств: связные; навигационные; радиолокационные и т.д. [3,с.21].
1.2 Диапазонные и поляризационные свойства передающих антенн
Диапазоном рабочих частот (полосой пропускания) антенны называется интервал частот от fmin до fmax, в пределах которого все параметры антенны не выходят из заданных пределов:
Диапазон рабочих частот антенны чаще всего выражают в процентах к средней частоте диапазона:
Если Δf/fср < 10%, то антенна – узкополосная;
если 10% < Δf/fср < 100%, то антенна – широкополосная;
если Δf/fср > 100%, то антенна – широкодиапазонная.
Диапазон рабочих частот широкодиапазонных антенн оценивают специальным параметром – коэффициентом перекрытия диапазона Kд = fmax /fmin [4,с.76].
В зависимости от типа антенны, характеристики и параметры, наиболее критичные к изменению частоты, будут различными. Так, например, для линейных антенн это входное сопротивление, для антенных решёток – как входное сопротивление, так и направление максимума главного лепестка ДН.
Под поляризацией ЭМВ понимают ориентацию в пространстве вектора напряжённости электрического поля относительно линии горизонта. При этом следует иметь в виду, что ЭМП в пространстве является разделённым, отсюда и термин – поляризация. Так как магнитная составляющая поля всегда располагается в плоскости, перпедикулярной электрической, то о ней в дальнейшем можно и не говорить.
Плоскость, проходящую через вектор Е и направление распространения волны (вектор П), называют плоскостью поляризации, а плоскость, проходящую через векторы Е и Н, – картинной плоскостью (Рисунок 1.1).
Различаются следующие виды поляризации:
– линейная поляризация, если плоскость поляризации не меняет своего положения в пространстве. Линейная поляризация может быть вертикальной, горизонтальной и наклонной;
– вращающаяся поляризация, если плоскость поляризации вращается вместе с вектором вокруг направления распространения с частотой колебаний ЭМП, т.е. делает один оборот за период колебаний.
При распространении ЭМВ с вращающейся поляризацией вектор Е вращается с угловой скоростью ω = 2πf, совершая за один период высокочастотного колебания один оборот, и может изменять свою величину по гармоническому закону. При этом проекция конца вектора Е на картинную плоскость будет описывать в ней эллипс (Рисунок 1.2).
Поляризационным эллипсом (ПЭ) называют геометрическое место точек, которые являются проекциями конца вектора Е на картинную плоскость за один его оборот