Vyzařování a antény

Vyzařování je efekt, který v praxi může býti žádoucí i nežádoucí.

1. Žádoucí je v případech, kdy se vysokofrekvenční energie přenáší od vysílače elektromagnetickými vlnami pomocí určitého anténního systému.
2. Nežádoucí je v případě, kdy přispívá ke ztrátám energie - např. špatně stíněný obvod září, z vlnovodu nebo rezonátoru může vyzařovat energie otvory ve vedení (rezonátoru) příp. ze špatných spojů vedení. Konečně vysoce nežádoucí je vyzařování rušivých spekter vznikajících ve výkonových spínacích obvodech, ve vysokofrekvenčních průmyslových technologiích do ovzduší.

Principy všech těchto efektů mají společné fyzikální základy, a proto se budeme zabývat pouze prvním případem.

Zaměřme se nyní na problémy  (úlohy), které je třeba vyřešit při analýze anténního systému.

Je třeba znát:

• intenzitu pole v dané vzdálenosti a směru od zářiče za předpokladu, že známe napětí (pole), kterým zářič napájíme. Často se v tomto případě uvádí směrový diagram, který popisuje relativní intenzitu pole v závislosti na směru.
• celkový výkon, který zářič vyzařuje do prostoru, je-li napájen známým napětím (např. formou radiačního odporu)
• vstupní impedance zářiče
• resonanční kmitočet zářiče eventuálně šířka pásma, pro kterou je zářič použitelný. Tento problém je často řešen jako závislost vstupní impedance na kmitočtu, ale někdy se může měnit s kmitočtem i vyzařovací diagram.
• vyzařovací účinnost zářiče (antény) rovnající se ztrátám výkonu v zářiči (ohmické ztráty) ku vyzářenému výkonu
• hodnotu maximálního gradientu potenciálu podél antény, neboť příliš vysoká intenzita může způsobit ztráty sršením (koronovým výbojem)

Jak jsme odvodili již v kapitole 1.9, ke ztrátám energie vyzařováním dochází v obvodech, které jsou velké ve srovnání s vlnovou délkou a ve kterých se proto uplatňuje efekt retardace. Z těchto obvodů si vybereme přenosové vedení, jehož zakončení charakteristickou impedancí na konci je možné si představit buď jako zakončení ohmickým odporem, ve kterém se energie ohmicky disipuje, nebo radiačním odporem s zářičem, ze kterého se energie vyzařuje do prostoru. K analýze takového systému potřebujeme řešit Maxwellovy rovnice za určitých okrajových podmínek, které zahrnují nejen poměry vlastní antény (napájení, rozměry apod.), ale i oblast v nekonečnu a často i vazbu na blízké antény nebo uzemnění. Pro tyto komplikace je možné řešit antény jen v několika speciálních případech, např. sférická, sféroidální a kónická (kuželová) anténa. Spolu s těmito exaktními postupy byly vyvíjeny i aproximativní postupy řešící hlavně dvě nejdůležitější charakteristiky antény a to směrový diagram a celkový vyzařovaný výkon.

<<< předchozí | hlavní stránka | další >>>