مقاومة إدخال الهوائي. حول الهوائيات والكابلات المحورية وSWR، بطريقة بسيطة حول المجمع اعتماد المعاوقة الموجية للهوائي على الطول

في بولياكوف، RA3AAE

لا يوجد شيء جديد في هذه المقالة، فهي تسمح لك فقط بالنظر إلى الحقائق المعروفة منذ زمن طويل من زاوية مختلفة، ويمكن أن تخدم أيضًا أغراضًا تعليمية عامة. هناك أيضاً القليل من الحنين..

ومن المعروف أن الهوائيات السلكية أو السوطية القصيرة كهربائياً (أقل من ربع الطول الموجي) لها مفاعلة سعوية X ومقاومة إشعاعية نشطة منخفضة r، الأولى تزداد مع قصر الهوائي، والثانية تتناقص. الخسائر في الهوائي نفسه صغيرة جدًا، وهذا ما تؤكده أيضًا برامج نمذجة الهوائي، على سبيل المثال MMANA، التي تظهر كفاءة عالية. تحدث الخسائر في الملف المطابق (الامتداد أو الحلقة) وفي التأريض.

عادة ما يتم تصوير الدائرة المكافئة لهوائي الاستقبال المؤرض القصير كما في الشكل. 1 على اليمين. تشير E إلى شدة مجال الإشارة المستقبلة، وhd هو الارتفاع الفعال للهوائي. يظهر الهوائي نفسه والتوزيع الحالي فيه على اليسار. إنه جيبي، ولكن بالنسبة للهوائيات القصيرة يعتبر مثلثًا تقريبًا.

يتم تحديد السعة X ومقاومة الإشعاع r للهوائي باستخدام الصيغ الواردة في العديد من الكتب والكتب المدرسية:
X = Wctg(2ph/l), و r = 160p2(hд/l)2,

حيث W هي مقاومة سلك الهوائي.

يمكن تبسيط الصيغ بإدخال الرقم الموجي k = 2p/l واستبدال الضرب بظل التمام بالقسمة على الظل، وبالتالي استبداله بالوسيطة، نظرًا لصغر حجمها (h<< l). С учетом того, что действующая высота hд антенны в виде короткого вертикального провода равна половине геометрической h из-за треугольного распределения тока, получим:

X = W/kh، و r = 10(kh)2.

لسوء الحظ، الدائرة المكافئة في الشكل. 1 ليس واضحًا بدرجة كافية لأنه لا يُظهر التحويل الفعلي لمدخل جهاز الاستقبال بواسطة الهوائي. يُنصح باستخدام قواعد تحويل التوصيل المتسلسل للسعة والمقاومة النشطة إلى التوازي (انظر كتب نظرية الدائرة). بالنسبة لحالتنا، عندما ص<< X, они очень просты (рис. 2).


تظهر الدائرة المكافئة الناتجة لهوائي الاستقبال في الشكل. 3، ومنه يمكن أن نرى أن مقاومة الهوائي يتم تحديدها بواسطة مكثف C ومقاوم R متصلين على التوازي، هذه المعاوقة تقوم بتحويل دخل المستقبل بغض النظر عما إذا كان هناك جهد إشارة في الهوائي أم لا. السعة C هي ببساطة سعة الهوائي، بالنسبة للسلك الرفيع فمن السهل العثور عليها بمعدل 5...7 pF/m، وبالنسبة للهوائيات التلسكوبية "السميكة" نسبيًا - 8...12 pF/m.

سنجد المقاومة R عن طريق استبدالها في الصيغة الأخيرة في الشكل. تم العثور على قيمتين X و r أعلاه:
ص = W2/10(خ)4.

بالنسبة لسلك رفيع في مساحة حرة، يُفترض عادةً أن قيمة W تبلغ 600 أوم. باستبدال هذه القيمة وكذلك k = 2p/l، نحصل على صيغة الحساب:
ص = 23(لتر/ساعة)4.

باستخدامه، على سبيل المثال، دعونا نحسب السعة والمقاومة للهوائي الرأسي ذو السلك القصير لتردد 1 ميجاهرتز (التردد المتوسط ​​لنطاق CB) وبافتراض أن مقاومة التأريض صفر.

يتم تلخيص نتائج الحساب في الجدول:

إنهم مذهلون. يوضح الجدول أن المقاومة النشطة المكافئة (الموازية للإدخال) لهوائي عمودي قصير هائلة. عمليا لا يتجاوز مدخلات المتلقي. وهذا يسمح، مع مقاومة دخل منخفضة لجهاز الاستقبال، بعدم مراعاة المقاومة النشطة للهوائي R وافتراض أن التيار السعوي فقط من خلال C هو الذي يتم توفيره لمدخل جهاز الاستقبال (الشكل 3). ومن ثم يمكن حساب الجهد عند دخل جهاز الاستقبال ببساطة باستخدام قانون أوم.

مثال: يتم توصيل هوائي رأسي بطول 3 أمتار بمدخل 50 أوم لجهاز استقبال يعمل في نطاق CB. تبلغ مقاومتها السعوية (18 pF) بتردد 1 ميجاهرتز أكثر من 8 كيلو أوم. إذا كانت شدة مجال محطة الراديو 10 mV/m، فإن الجهد المستحث عند الهوائي سيكون: E.hd = 10 mV/m. 1.5 m = 15 mV. يبلغ التيار السعوي حوالي 15 مللي فولت/8 كيلو أوم = 2μA. وبضربها في مقاومة الدخل (50 أوم) نحصل على جهد دخل يبلغ حوالي 100 ميكروفولت.

يوضح المثال أن الهوائيات القصيرة لا يمكنها تطوير جهد عالي عند مدخل المعاوقة المنخفضة لجهاز الاستقبال. في الوقت نفسه، عند مدخل جهاز استقبال ذو مدخلات مقاومة عالية (أكثر بكثير من 8 كيلو أوم)، يمكن للهوائي نفسه تطوير جهد قريب من E.hd، أي حوالي 15 مللي فولت. هذا هو بالضبط ما كانت عليه أجهزة الراديو القديمة - أجهزة إعادة التوليد أحادية الأنبوب، والتضخيم المباشر، وحتى المتغايرات الفائقة الأنبوبية.

في المولدات أحادية الدائرة، تم توصيل الهوائي بالدائرة إما مباشرة أو من خلال مكثف اقتران ذي سعة صغيرة (الشكل 4). الاتصال المباشر (المقبس A2) مناسب فقط للهوائيات القصيرة جدًا ذات السعة الصغيرة، والتي يتم تعويضها بانخفاض مماثل في سعة الدائرة C2. لا يمكن توصيل هوائي طويل بالمقبس A2، حيث قد يؤدي ذلك إلى تفكيك شديد وإدخال توهين كبير في الدائرة. تم تضمينه في المقبس A3، وتم تعديل مكثف الاقتران C2 في التصميمات المصممة بذكاء، على سبيل المثال 8...30 pF، مما جعل من الممكن إضعاف الاتصال بالهوائي بإشارات قوية وتداخل كبير.

تصل مقاومة الرنين للدائرة إلى مئات الكيلو أوم عند ترددات MF، وأكثر من ذلك عند ترددات DV. في المولدات، يجب أيضًا ضربها بمعامل التجديد، ثم يتم الحصول على العديد من الميجا أوم. كما ترون، كانت أجهزة الاستقبال القديمة مناسبة جدًا للعمل مع هوائيات سلكية قصيرة، ذات مقاومة دخل عالية جدًا. لم يتغير الوضع في أجهزة استقبال التضخيم المباشر ذات الترددات فوق العالية (UHF) والمتغايرات الفائقة.

في العصر الذي سبق الاستخدام الواسع النطاق للهوائيات المغناطيسية، تم استخدام ملف L1 للتواصل مع الهوائي، والذي كان يحتوي على عدد لفات أكبر بـ 4...5 مرات من الملف الحلقي. كان من المأمول أن يشكل هذا الملف بسعة الهوائي "القياسي" دائرة رنين مضبوطة على تردد أقل من أدنى تردد في النطاق. ثم تمت معادلة معامل النقل لدائرة الإدخال عبر النطاق. يمكن العثور على الحسابات والرسوم البيانية في الكتب المدرسية الإذاعية. لكنهم لم يذكروا أثرا آخر لمثل هذا القرار. تم تحويل مقاومة الحلقة للهوائي بمقدار 16...25 مرة مع الاقتران القوي وأقل إلى حد ما مع الاقتران الضعيف. مرة أخرى، كانت مقاومة دخل جهاز الاستقبال عدة ميغا أوم أو أكثر.

تظهر البيانات المقدمة بوضوح أنه بالنسبة للتجارب باستخدام هوائيات فريدة منخفضة التيار (المكنسة، النار، وما إلى ذلك)، هناك حاجة إلى أجهزة استقبال ذات مدخلات عالية المعاوقة، بما في ذلك دائرة مضبوطة أو مصباح أو ترانزستور ذو تأثير ميداني.

استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية

استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية (الاستقطاب الفرنسي؛ المصدر الأصلي: محور البولوس اليوناني، القطب) هو انتهاك للتماثل المحوري للموجة المستعرضة بالنسبة لاتجاه انتشار هذه الموجة. في الموجة غير المستقطبة، تذبذبات متجهي الإزاحة والسرعة s وv في حالة الموجات المرنة أو متجهي شدة المجال الكهربائي والمغناطيسي E وH في حالة الموجات الكهرومغناطيسية عند كل نقطة في الفضاء في جميع الاتجاهات الممكنة في المستوى عمودي على اتجاه انتشار الموجة بشكل سريع وعشوائي يستبدل كل منهما الآخر، بحيث لا يكون أي من اتجاهات التذبذب هذه هو السائد. سيتم تسمية الموجة المستعرضة بالاستقطاب إذا ظل اتجاه التذبذب عند كل نقطة في الفضاء دون تغيير أو يتغير بمرور الوقت وفقًا لقانون معين. سيتم تسمية الاستقطاب المستوي (المستقطب خطيًا) بموجة ذات اتجاه ثابت للتذبذب، على التوالي، للمتجهات s أو E. إذا كانت نهايات هذه المتجهات تصف دوائر أو أشكال بيضاوية بمرور الوقت، فسيتم تسمية الموجة مستقطبة دائرية أو إهليلجية . يمكن أن تنشأ موجة مستقطبة: بسبب عدم وجود تماثل محوري في الباعث الذي يثير الموجة؛ عندما تنعكس الموجات وتنكسر عند السطح البيني بين وسطين (انظر قانون بروستر)؛ عندما تنتشر موجة في وسط متباين الخواص (انظر الانكسار الثنائي).
(انظر قاموس البوليتكنيك الموسوعي الكبير)
عمليًا: إذا كانت الإشارة من مركز التلفزيون تأتي في استقطاب أفقي، فيجب أن تكون هزازات الهوائي موازية للمستوى الأرضي، وإذا تم إرسال الإشارة في استقطاب عمودي، فيجب أن تكون هزازات الهوائي متعامدة مع المستوى الأرضي، إذا تم إرسال الإشارات في استقطابين، فيجب استخدام هوائيين ويتم تلخيص الإشارات الصادرة منهما. في منطقة الاستقبال الموثوق، يمكنك وضع هوائي واحد بزاوية 45 درجة على المستوى الأرضي.
تنتقل إشارات القنوات الفضائية إلى الأرض باستقطاب خطي ودائري. لاستقبال مثل هذه الإشارات، يتم استخدام محولات مختلفة: على سبيل المثال، بالنسبة لـ Continent TV - محول خطي، وللتلفزيون Tricolor - محول دائري. ليس لشكل وحجم اللوحة أي تأثير على الاستقطاب.

من المعلمات المهمة للهوائيات مقاومة الإدخال: (مقاومة إدخال الهوائي)، والتي تميزها بأنها حمل لجهاز الإرسال أو وحدة التغذية. مقاومة دخل الهوائي هي نسبة الجهد بين نقطة الاتصال (نقطة الإثارة) للهوائي ووحدة التغذية والتيار عند هذه النقاط. إذا تم تغذية الهوائي بواسطة دليل موجي، فسيتم تحديد مقاومة الإدخال من خلال الانعكاسات التي تحدث في مسار الدليل الموجي. تتكون مقاومة دخل الهوائي من مجموع مقاومة إشعاع الهوائي ومقاومة الخسارة: Z = R(الانبعاث) + R(وعاء). R(izl) هي كمية معقدة في الحالة العامة. عند الرنين، يجب أن يكون المكون التفاعلي لممانعة الدخل صفرًا. عند الترددات الأعلى من ممانعة الرنين تكون ذات طبيعة حثية، وعند الترددات الموجودة أسفل ممانعة الرنين تكون سعوية بطبيعتها، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة عند حدود نطاق تشغيل الهوائي. R (العرق) - تعتمد مقاومة فقدان الهوائي على العديد من العوامل، على سبيل المثال، قربه من سطح الأرض أو الأسطح الموصلة، وفقدان الأومية في عناصر الهوائي والأسلاك، وفقدان العزل. يجب أن تتوافق معاوقة دخل الهوائي مع المعاوقة المميزة لمسار التغذية (أو مع ممانعة خرج المرسل) وذلك لضمان وضع قريب من وضع الموجة المتنقلة في الأخير.
تتمتع هوائيات التلفزيون بممانعة دخل: تبلغ قيمة الهوائي اللوغاريتمي الدوري 75 أوم، وقناة الموجة 300 أوم. بالنسبة لهوائيات قناة الموجة عند استخدام كابل تلفزيون بممانعة مميزة تبلغ 75 أوم، يلزم وجود جهاز مطابق، وهو محول التردد اللاسلكي.

نسبة الموجة الدائمة (SWR)

تحدد نسبة الموجة الدائمة درجة توافق الهوائي مع وحدة التغذية، بالإضافة إلى مطابقة خرج المرسل ووحدة التغذية. ومن الناحية العملية، ينعكس دائمًا جزء من الطاقة المرسلة ويعاد إلى جهاز الإرسال. تتسبب الطاقة المنعكسة في ارتفاع درجة حرارة جهاز الإرسال وقد تؤدي إلى تلفه.

يتم حساب SWR على النحو التالي:
KSV = 1 / KBB = (U Pad + U neg) / (U Pad - U neg)، حيث U Pad وU neg هما سعات الحادث والموجات الكهرومغناطيسية المنعكسة.
ترتبط سعة الموجات الحادثة (U inc) والموجات المنعكسة (U neg) في خط KBV بالعلاقة: KBV = (U inc + U neg) / (U inc - U neg)
من الناحية المثالية، SWR = 1، تعتبر القيم التي تصل إلى 1.5 مقبولة.

نمط الإشعاع (DP)

يعد مخطط الإشعاع أحد أهم الخصائص المرئية لخصائص استقبال الهوائي. يتم إنشاء أنماط الاتجاه في الإحداثيات القطبية أو المستطيلة (الديكارتية). . دعونا نفكر، على سبيل المثال، في مخطط إشعاع هوائي من نوع "قناة الموجة" المبني في الإحداثيات القطبية في المستوى الأفقي (الشكل 1). تتكون شبكة الإحداثيات من نظامين من الخطوط. يمثل أحد أنظمة الخطوط دوائر متحدة المركز تتمركز في نقطة الأصل. تتوافق دائرة نصف القطر الأكبر مع الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي، الذي يُفترض تقليديًا أن قيمته تساوي الوحدة، وتتوافق الدوائر المتبقية مع القيم المتوسطة للمجال الكهرومغناطيسي من واحد إلى صفر. نظام آخر من الخطوط التي تشكل شبكة إحداثيات هو مجموعة من الخطوط المستقيمة التي تقسم زاوية مركزية 360 درجة إلى أجزاء متساوية. في مثالنا، تنقسم هذه الزاوية إلى 36 جزءًا كل منها 10 درجات.

لنفترض أن موجة الراديو تأتي من الاتجاه الموضح في الشكل. 1 سهم (زاوية 10°). يتضح من مخطط الإشعاع أن اتجاه وصول الموجة الراديوية هذا يتوافق مع الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي عند أطراف الهوائي. عند استقبال موجات الراديو القادمة من أي اتجاه آخر، فإن المجال الكهرومغناطيسي عند أطراف الهوائي سيكون أقل. على سبيل المثال، إذا وصلت موجات الراديو إلى زوايا 30 و330 درجة (أي بزاوية 30 درجة إلى محور الهوائي من الموجهات)، فستكون قيمة EMF مساوية لـ 0.7 كحد أقصى، عند زوايا 40 و320 درجة. - 0.5 كحد أقصى وما إلى ذلك.

يُظهر مخطط الإشعاع (الشكل 1) ثلاث مناطق مميزة - 1 و2 و3. وتسمى المنطقة 1، التي تقابل أعلى مستوى للإشارة المستقبلة، المنطقة الرئيسية , أو الفص الرئيسي لنمط الإشعاع. تسمى المنطقتان 2 و3، الواقعتان على الجانب العاكس للهوائي، بالفصين الخلفي والجانبي لمخطط الإشعاع . وجود الفصوص الخلفية والجانبية يشير إلى أن الهوائي يستقبل موجات الراديو ليس فقط من الأمام (من جهة المخرجين)، ولكن أيضاً من الخلف (من جهة العاكس)، مما يقلل من مناعة الاستقبال للضوضاء. في هذا الصدد، عند ضبط الهوائي، نسعى جاهدين لتقليل عدد ومستوى الفصوص الخلفية والجانبية.
غالبًا ما يُطلق على مخطط الإشعاع الموصوف، والذي يميز اعتماد المجال الكهرومغناطيسي عند أطراف الهوائي على اتجاه وصول موجة الراديو، مخطط الإشعاع "المجالي" , لأن المجال الكهرومغناطيسي يتناسب مع قوة المجال الكهرومغناطيسي عند نقطة الاستقبال. ومن خلال تربيع المجالات الكهرومغناطيسية المقابلة لكل اتجاه وصول للموجة الراديوية، يمكننا الحصول على مخطط إشعاع القدرة (الخط المتقطع في الشكل 2).
لتقييم الخصائص الاتجاهية للهوائي عددياً، تُستخدم مفاهيم زاوية فتح الفص الرئيسي لمخطط الإشعاع ومستوى الفصين الخلفي والجانبي. الزاوية المفتوحة للفص الرئيسي لمخطط الإشعاع هي الزاوية التي تنخفض فيها القوة الدافعة الكهربية عند أطراف الهوائي إلى مستوى 0,7 من الحد الأقصى. يمكن أيضًا تحديد زاوية الفتح باستخدام نمط اتجاه الطاقة، من خلال انخفاضها إلى مستوى 0.5 من الحد الأقصى (زاوية الفتح عند "نصف" القدرة). وفي كلتا الحالتين، تكون القيمة العددية لزاوية الفتح هي نفسها بطبيعة الحال.
يتم تعريف مستوى الفصين الخلفي والجانبي لمخطط إشعاع الجهد على أنه نسبة المجالات الكهرمغنطيسية عند أطراف الهوائي عند الاستقبال من جانب الحد الأقصى للفص الخلفي أو الجانبي إلى المجال الكهرومغناطيسي من جانب الحد الأقصى للفص الخلفي الفص الرئيسي. عندما يكون للهوائي عدة فصوص خلفية وجانبية بأحجام مختلفة، تتم الإشارة إلى مستوى الفص الأكبر.

معامل الاتجاه (DC)

معامل الاتجاه: (DC) لهوائي الإرسال - نسبة مربع شدة المجال الناتج عن الهوائي في اتجاه الفص الرئيسي إلى مربع شدة المجال الناتج عن هوائي مرجعي شامل الاتجاهات أو اتجاهي (نصف موجة هزاز - ثنائي القطب، معامل اتجاهه فيما يتعلق بهوائي افتراضي متعدد الاتجاهات هو 1.64 أو 2.15 ديسيبل) بنفس طاقة الإدخال. (KND) هي كمية بلا أبعاد ويمكن التعبير عنها بالديسيبل (dB، dBi، dBd). كلما كان الفص الرئيسي (LM) أضيق وانخفض مستوى الفصوص الجانبية، زادت الاتجاهية.
يتميز كسب الطاقة الحقيقي للهوائي بالنسبة إلى باعث متناحٍ افتراضي أو هزاز نصف موجة بكسب الطاقة KU(Power)، الذي يرتبط بالنسبة:
KU(الطاقة) = KND - الكفاءة (كفاءة الهوائي)

يكسب

كسب الهوائي (GF) هو نسبة القدرة عند دخل الهوائي المرجعي إلى القدرة المقدمة إلى دخل الهوائي المعني، بشرط أن يخلق كلا الهوائيين قيمًا متساوية لشدة المجال في اتجاه معين في نفس الاتجاه المسافة عند انبعاث الطاقة، وعند الاستقبال - نسبة القوى والهوائيات المخصصة للأحمال المتطابقة.
KU هي كمية بلا أبعاد ويمكن التعبير عنها بالديسيبل (dB، dBi، dBd).
يتميز كسب الهوائي بزيادة في القدرة (الجهد)، والتي يتم إطلاقها في حمل مطابق متصل بأطراف خرج الهوائي المعني، مقارنة بهوائي "متناحي الخواص" (أي له نمط دائري) أو، من أجل على سبيل المثال، هزاز نصف الموجة. في هذه الحالة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الخصائص الاتجاهية للهوائي والخسائر فيه (الكفاءة). بالنسبة لهوائيات الاستقبال التلفزيونية (KU)، فهي تساوي تقريبًا معامل الاتجاه (DAC) للهوائي، لأن تتراوح كفاءة هذه الهوائيات بين 0.93...0.96. يعتمد كسب هوائيات النطاق العريض على التردد ويكون غير متساوٍ عبر نطاق التردد بأكمله. تشير ورقة بيانات الهوائي غالبًا إلى القيمة القصوى (KV).

عامل الكفاءة (الكفاءة)

في وضع الإرسال، (الكفاءة) هي نسبة الطاقة المنبعثة من الهوائي إلى الطاقة الموردة إليه، نظرًا لوجود خسائر في مرحلة خرج المرسل وفي وحدة التغذية والهوائي نفسه، تكون كفاءة الهوائي دائمًا أقل من 1. في استقبال هوائيات التلفزيون، تكون الكفاءة ضمن 0.93…0.96.

وبعد سلسلة من التجارب مع الهوائيات الحلزونية، تم إنشاء رسم بياني

مقاومة دخل الهوائيات ثنائية القطب والهوائيات الحلزونية العمودية اعتمادًا على عامل التقصير (الشكل 6.9) في المدى 7...28 ميجاهرتز. تم تصنيع الهوائيات على إطار عازل بقطر 10 مم إلى 10 سم، وكان لف اللولب موحدًا، وتم استخدام سلك يبلغ قطره أكثر من 0.5 مم.

كما أظهرت التجارب، بالنسبة للهوائيات الحلزونية المختصرة ذات K = 2...10، فإن تغيير قطر إطارها خلال 1...10 سم لا يؤثر بشكل كبير على مقاومة الإدخال. ومع ذلك، بالنسبة للهوائيات الحلزونية شديدة التقصير مع K > 10، أظهرت النتائج التي حصلت عليها أن مقاومة الإدخال تعتمد إلى حد كبير على قطر إطارها العازل وعلى التردد الذي يتردد عنده الهوائي الحلزوني، ولهذا السبب يوجد مثل هذا الرسم البياني البسيط بالنسبة لهم كما في الشكل لا يمكن الحصول على 6.9.

كما يتبين من هذا الرسم البياني، فإن الكابل المحوري بممانعة موجية تبلغ 50 أوم، وهو طول كهربائي يمثل مضاعف نصف الطول الموجي للهوائي، مناسب لتزويد الهوائيات ثنائية القطب والهوائيات الحلزونية العمودية بالطاقة مع K > 3. في بعض الحالات، كانت للهوائيات الرأسية في البداية مقاومة دخل أكبر بكثير مما هي عليه في الشكل 1. 6.9، ولكن ضبط "أرضية" الهوائي على الرنين جعل من الممكن خفضه. عادةً ما يؤدي توصيل كبل متحد المحور بهوائي رأسي إلى تغيير مقاومة الإدخال قليلاً عند طرف جهاز الإرسال والاستقبال للكابل، وفي هذه الحالة يتغير التغير في مقاومة الإدخال

يحدث في اتجاه تنازلي. هوائي حلزوني ثنائي القطب

بالمقارنة مع العمودي، فإنه عادة ما يكون له مقاومة دخل أقرب إلى تلك الموضحة في الرسم البياني. ومع ذلك، فإن توصيل كبل متحد المحور بهوائي حلزوني ثنائي القطب يمكن أن يؤدي إلى اختلاف مقاومة الهوائي بشكل كبير عن تلك الموضحة في الرسم البياني، لأعلى ولأسفل. حلقات الفريت المكونة من 10 قطع على الأقل مثبتة في نهايات الكابل المحوري تقلل من تأثيره

لمقاومة المدخلات، ولكن لم يتم القضاء عليها تماما. إذا تجاوزت نسبة العرض إلى الارتفاع للهوائي الحلزوني 5، في نهاية الكابل المحوري الذي يغذي الهوائي، فمن المستحسن تركيب خنق عالي التردد ليس من حلقات الفريت، ولكن في شكل 5-20 دورة من الكابل المحوري مع قطر 10…20 سم.

إن تغيير قطر الحلزون وقطر السلك المستخدم لتعبئة الهوائي القصير الفعلي ليس له تأثير كبير على مقاومة دخل الهوائي. يحدث هذا لأنه مع زيادة قطر الحلزون، يشع الهوائي بشكل أكثر كفاءة، وبالتالي تزيد مقاومة الإشعاع للهوائي، وتزداد مقاومة الإدخال. ومع تناقص قطر الحلزوني، تقل كفاءة إشعاع الهوائي للموجات الكهرومغناطيسية، وبالتالي تقل مقاومة الإشعاع، لكن خسائر العزل الكهربائي في الإطار الحلزوني تزداد. تؤدي الزيادة في خسائر العزل الكهربائي إلى زيادة في مقاومة دخل الهوائي الحلزوني. من الواضح أنه لزيادة كفاءة الهوائي الحلزوني، من الضروري استخدام سلك بأكبر قطر ممكن لصنع حلزونه، ويجب أن يكون قطر المنعطفات الحلزونية هو الحد الأقصى الممكن للتنفيذ العملي للهوائي. يجب أن يكون للإطار الذي صنعت عليه دوامة الهوائي خسائر عازلة منخفضة. في تصميم الهوائي الحلزوني، من المستحسن استخدام لف موحد للحلزون.

تحتوي قضايا تصميم وتصنيع واستخدام الهوائيات لنطاقات الموجات الطويلة (LW) والمتوسطة (MV) والقصيرة (HF) على مشاكل أقل بكثير من هوائيات نطاق الموجات المترية (VHF)، وخاصة هوائيات التلفزيون. والحقيقة هي أنه في نطاقات DV وSV وKB، تتمتع أجهزة الإرسال، كقاعدة عامة، بقدرة عالية، ويرتبط انتشار موجات الراديو في هذه النطاقات بقيم كبيرة من الحيود والانكسار في الغلاف الجوي، وأجهزة الاستقبال حساس للغاية.

عند إرسال واستقبال إشارة في نطاق الموجات المترية (VHF)، وخاصة الإشارة التلفزيونية، فإن ضمان القيم المطلوبة لهذه المعلمات يسبب عددًا من الصعوبات، وهي: تحقيق قوة أجهزة الإرسال التلفزيونية، مثل أجهزة البث، حتى الآن ثبت أنه مستحيل؛ ظواهر الحيود والانكسار في نطاق الموجات المترية (VHF) ضئيلة؛ حساسية جهاز الاستقبال التلفزيوني محدودة بمستوى الضوضاء الخاصة به، وبسبب الحاجة إلى استقبال إشارة النطاق العريض، تبلغ حوالي 5 ميكروفولت. ولذلك، للحصول على صورة عالية المستوى على شاشة التلفزيون، يجب أن يكون مستوى إشارة الإدخال 100 ميكروفولت على الأقل. ومع ذلك، نظرًا لانخفاض طاقة جهاز الإرسال وسوء ظروف انتشار موجات الراديو، تكون شدة المجال الكهرومغناطيسي عند نقطة الاستقبال منخفضة. وهذا يؤدي إلى أحد المتطلبات الرئيسية لهوائي التلفزيون: بالنسبة لشدة مجال معينة عند نقطة الاستقبال، يجب أن يوفر الهوائي جهد الإشارة اللازم للتشغيل العادي لجهاز استقبال التلفزيون.

هوائي الاستقبال عبارة عن سلك واحد أو نظام من الأسلاك مصمم لتحويل طاقة الموجات الكهرومغناطيسية إلى طاقة تيارات عالية التردد. معلمات الهوائيات عند التشغيل للاستقبال والإرسال متطابقة، لذلك يمكن تطبيق مبدأ المعاملة بالمثل لأجهزة الهوائي، مما يتيح تحديد بعض خصائص ومعلمات الهوائيات في وضع الإرسال، وأخرى في الاستقبال وضع.

تولد موجات الراديو التي تضرب الأجسام المحيطة تيارات كهربائية عالية التردد فيها. هذا الأخير يخلق مجالا كهرومغناطيسيا، وتنعكس الموجة الكهرومغناطيسية. يستقبل الهوائي موجات الراديو المباشرة والمنعكسة، مما يؤدي إلى تشويه الصورة على شاشة التلفزيون.

أظهرت الدراسات التجريبية أنه عند استخدام الاستقطاب الرأسي، تصل الموجات المنعكسة إلى موقع الاستقبال بشكل ملحوظ أكثر من استخدام الاستقطاب الأفقي. ويفسر ذلك حقيقة أنه يوجد في الفضاء المحيط، وخاصة في المدن، العديد من العوائق الرأسية شديدة الانعكاس (المباني والأعمدة والأنابيب والمغناطيس). عند اختيار نوع الاستقطاب، يتم أخذ خصائص الهوائيات بعين الاعتبار أيضًا. من الناحية الهيكلية، تعتبر الهوائيات الأفقية أبسط من الهوائيات الرأسية. جميعها تقريبًا لها اتجاهية في المستوى الأفقي، مما يضعف استقبال التداخل والموجات المنعكسة بسبب الانتقائية المكانية.

يجب أن تستوفي هوائيات الاستقبال التلفزيونية المتطلبات الأساسية التالية:

أن يكون لديك تصميم بسيط وسهل الاستخدام؛

انتقائية مكانية عالية.

تمرير نطاق تردد واسع.

ضمان نسبة عالية من مستوى الإشارة إلى مستوى التداخل أثناء الاستقبال؛

لديك اعتماد ضعيف على مقاومة المدخلات والكسب على التردد.

الهوائي هو مصدر للإشارة، ويتميز بالقوة الدافعة الكهربائية (EMF) والمقاومة الداخلية، والتي تسمى مقاومة دخل الهوائي. يتم تحديد مقاومة الإدخال بنسبة الاتجاه عند أطراف الهوائي إلى التيار عند دخل وحدة التغذية. يجب معرفة قيمة مقاومة دخل الهوائي من أجل مطابقة الهوائي بشكل صحيح مع الكابل والتلفزيون: فقط في ظل هذه الحالة يتم تدفق أكبر قدر من الطاقة إلى دخل التلفزيون. عندما تتم المطابقة بشكل صحيح، يجب أن تكون مقاومة دخل الهوائي مساوية لمقاومة دخل الكابل، والتي بدورها يجب أن تكون مساوية لمقاومة دخل التلفزيون.

تحتوي مقاومة إدخال الهوائي على مكونات نشطة ومتفاعلة. تكون معاوقة الإدخال للهوائي المضبوط بشكل رنيني نشطة تمامًا. يعتمد ذلك على نوع الهوائي وميزات تصميمه. على سبيل المثال، مقاومة الدخل لهزاز نصف موجة خطي تبلغ 75 أوم، والهزاز الحلقي حوالي 300 أوم.

تتميز مطابقة الهوائي بالكابل بمعامل موجة السفر (TWC). في حالة عدم وجود تطابق مثالي بين الهوائي والكابل، تنعكس الموجة الساقطة (جهد الإدخال)، على سبيل المثال، من نهاية الكابل أو نقطة أخرى تتغير فيها خصائصها بشكل حاد. في هذه الحالة، تنتشر الموجات الساقطة والمنعكسة على طول الكابل في اتجاهين متعاكسين. في تلك النقاط التي تتزامن فيها أطوار الموجتين، يكون الجهد الإجمالي هو الحد الأقصى (العقدة العكسية)، وفي النقاط التي تكون فيها الأطوار متقابلة، يكون الحد الأدنى (العقدة).

يتم تحديد معامل موجة السفر بالعلاقة:

في الحالة المثالية، KBV = 1 (عندما يحدث وضع الموجة المتنقلة، أي يتم إرسال إشارة بأقصى طاقة ممكنة إلى دخل التلفزيون، نظرًا لعدم وجود موجات منعكسة في الكابل). وهذا ممكن من خلال مطابقة ممانعات الإدخال للهوائي والكابل والتلفزيون. وفي أسوأ الأحوال (متى يو دقيقة = 0) KBV=0 (يحدث وضع الموجة الدائمة، أي أن سعة الموجات الساقطة والمنعكسة متساوية، ولا تنتقل الطاقة عبر الكابل).

يتم تحديد نسبة الموجة الدائمة بالعلاقة:

يستقبل هوائي الاستقبال متعدد الاتجاهات الإشارات من جميع الاتجاهات. يتمتع هوائي الاستقبال الاتجاهي بالانتقائية المكانية. وهذا أمر مهم، لأنه مع انخفاض مستوى اتجاه المجال في موقع الاستقبال، فإن هذا الهوائي يزيد من مستوى الإشارة المستقبلة ويضعف التداخل الخارجي القادم من اتجاهات أخرى.

الكسب الاتجاهي لهوائي الاستقبال هو رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها الطاقة المستقبلة عند دخل التلفزيون عند استقبالها بواسطة هوائي اتجاهي أكبر من الطاقة التي يمكن استقبالها عند استقبالها بواسطة هوائي متعدد الاتجاهات (بنفس شدة المجال) .

تتميز الخصائص الاتجاهية للهوائي بمخطط إشعاعه. مخطط إشعاع هوائي الاستقبال هو تمثيل رسومي لاعتماد جهد الإشارة عند دخل التلفزيون على زاوية دوران الهوائي في المستوى المقابل. يصف هذا الرسم البياني اعتماد المجال الكهرومغناطيسي المستحث في الهوائي بواسطة المجال الكهرومغناطيسي على اتجاه وصول الإشارة. وهي مبنية في نظام الإحداثيات القطبية أو المستطيلة. على أرز. 12يتم عرض مخططات الإشعاع لهوائي من نوع "قناة الموجة".

أرز. 1. نمط إشعاع الهوائي في نظام الإحداثيات القطبية

غالبًا ما تكون أنماط إشعاع الهوائي متعددة الفصوص. يُسمى الفص المقابل لاتجاه وصول الموجة الذي يتم عنده تحفيز المجال الكهرومغناطيسي الأقصى في الهوائي بالفص الرئيسي. في معظم الحالات، يكون لنمط الإشعاع أيضًا فصوص عكسية (خلفية) وجانبية. لتسهيل مقارنة الهوائيات المختلفة مع بعضها البعض، يتم تطبيع أنماط الإشعاع الخاصة بها، أي يتم رسمها بكميات نسبية، مع الأخذ في الاعتبار أعلى المجالات الكهرومغناطيسية (EMF) كواحد (أو مائة بالمائة).

المعلمات الرئيسية لمخطط الإشعاع هي عرض (زاوية الفتح) للفص الرئيسي في المستويين الأفقي والرأسي. يتم استخدام عرض الفص الرئيسي للحكم على الخصائص الاتجاهية للهوائي. كلما كان هذا العرض أصغر، كلما زاد الاتجاه.

أرز. 2. نمط إشعاع الهوائي في نظام إحداثيات مستطيل

يميز مستوى الفصوص الجانبية والخلفية مناعة الهوائي للضوضاء. ويتم تحديده باستخدام معامل الإجراء الوقائي (PCA) للهوائي، والذي يُفهم على أنه نسبة الطاقة المخصصة بواسطة الهوائي إلى الحمل المطابق عند الاستقبال من الاتجاه الخلفي أو الجانبي، إلى الطاقة عند نفس الحمل عندما الاستلام من الاتجاه الرئيسي.

غالبًا ما يتم التعبير عن معامل الحماية بالوحدات اللوغاريتمية - الديسيبل:

تتميز الخصائص الاتجاهية للهوائي أيضًا بمعامل الاتجاه (DC) - وهو رقم يوضح عدد المرات التي تكون فيها قوة الإشارة المستلمة عند دخل التلفزيون عند استقبالها بواسطة هوائي اتجاهي معين أكبر من الطاقة التي يمكن استقبالها عندما يتم استقباله بواسطة هوائي مرجعي متعدد الاتجاهات أو اتجاهي. غالبًا ما يتم استخدام هزاز نصف موجة (ثنائي القطب) كهوائي مرجعي، حيث يبلغ معامل اتجاهه فيما يتعلق بهوائي افتراضي متعدد الاتجاهات 1.64 (أو 2.15 ديسيبل). يمثل كسب الكفاءة أقصى كسب ممكن في الطاقة يمكن أن يوفره الهوائي بسبب خصائصه الاتجاهية، على افتراض عدم وجود أي خسائر فيه على الإطلاق. في الواقع، أي هوائي به خسائر ويكون كسب الطاقة الذي يوفره دائمًا أقل من الحد الأقصى الممكن. يتميز كسب الطاقة الحقيقي للهوائي بالنسبة إلى باعث متناحٍ افتراضي أو هزاز نصف موجة بكسب الطاقة ك صوالتي تتعلق بنسبة الكفاءة:

أين η - معامل أداء (كفاءة) الهوائيات.

تحدد كفاءة الهوائي خسائر الطاقة في الهوائي وهي نسبة قدرة الإشعاع إلى مجموع قوى وخسائر الإشعاع، أي إلى إجمالي الطاقة التي يتم توفيرها للهوائي من جهاز الإرسال:

أين ص ش- الطاقة الإشعاعية، ص ن- خسائر الطاقة.

عرض النطاق الترددي لهوائي الاستقبال التلفزيوني هو طيف ترددي يتم من خلاله الحفاظ على جميع القيم الأساسية لخصائصه الكهربائية. تشبه استجابة التردد للهوائي المضبوط منحنى الرنين لدائرة متأرجحة. لذلك، من خلال القياس مع عرض النطاق الترددي للدائرة، يمكن أيضًا تحديد عرض النطاق الترددي للهوائي.

عند تردد الرنين (الثابت)، يكون للهوائي قيمة معينة لمقاومة الإدخال، والتي تتوافق مع مقاومة الحمل. عادة ما يعتبر هذا التردد هو متوسط ​​تردد القناة التلفزيونية التي تكون فيها مفاعلة الهوائي صفراً. عند الترددات الأقل من الرنين تكون سعوية بطبيعتها، وعند الترددات الأعلى من الرنين تكون تحريضية.

وبالتالي، فإن التغيير في التردد يؤدي إلى تغيير في المكون النشط وظهور مكون تفاعلي لمقاومة الإدخال. ونتيجة لذلك، يتم تقليل الطاقة الموردة للحمل.

وهذا ملحوظ بشكل خاص عند الترددات القصوى، الأبعد عن تردد الرنين. يجوز تقليل الطاقة بما لا يزيد عن مرتين. وبناء على هذا النطاق الترددي 2AFيعتبر طيف التردد بالقرب من تردد الرنين هو الذي ستنخفض فيه الطاقة الموردة للحمل بما لا يزيد عن النصف.

لضمان جودة استقبال جيدة، يجب أن يمر الهوائي بمجموعة كاملة من ترددات الإشارة التلفزيونية، والتي تبلغ 8 ميجا هرتز لقناة واحدة. تظل جودة الصورة جيدة جدًا إذا مرر الهوائي نطاق تردد لا يقل عن 6 ميجا هرتز. يؤدي المزيد من تضييق نطاق التردد إلى تدهور جودة الصورة وفقدان الوضوح. الطريقة الأكثر فعالية لتوسيع عرض النطاق الترددي هي تقليل الممانعة المميزة المكافئة للهزاز عن طريق زيادة أبعاده العرضية. بهذه الطريقة، تزداد السعة الخطية وتقل الحث الخطي للهزاز. من بين أمور أخرى، يقتصر عرض النطاق الترددي للهوائي على عرض النطاق الترددي لوحدة التغذية التخفيض.

معلومات عامة

الهوائيات هي أجهزة راديو مصممة لاستقبال أو بث الموجات الكهرومغناطيسية. تعتبر الهوائيات جزءًا لا يتجزأ من أي نظام هندسي راديوي مرتبط ببث أو استقبال موجات الراديو. وتشمل هذه الأنظمة: أنظمة الاتصالات الراديوية، والبث الإذاعي، والتلفزيون، واتصالات ترحيل الراديو، والرادار، وما إلى ذلك.
من الناحية الهيكلية، الهوائي عبارة عن مجموعة من الأنابيب والألواح المعدنية والأسلاك والأبواق المعدنية التي تعكس المرايا المعدنية ذات التكوينات المختلفة، وأدلة الموجات ذات الجدران المعدنية التي يتم قطع الشقوق فيها، والعوازل الكهربائية والعوازل الكهربائية المغناطيسية.
مبدأ التشغيل: يتم تحويل التذبذبات الكهرومغناطيسية عالية التردد، المعدلة بإشارة مفيدة، المتولدة في جهاز الإرسال، بواسطة هوائي الإرسال إلى موجات كهرومغناطيسية وتشع في الفضاء.
يتم الاتصال بين جهاز الإرسال والهوائي باستخدام وحدة تغذية (كابل خاص).
يتم تحويل الموجات الكهرومغناطيسية التي تصل عبر وحدة التغذية من جهاز الإرسال بواسطة الهوائي إلى موجات كهرومغناطيسية متباينة من المساحة الحرة.
يلتقط هوائي الاستقبال موجات الراديو المنتشرة في الفضاء الحر (الأثير) ويحولها إلى إشارة عالية التردد، يتم توفيرها عبر وحدة التغذية إلى جهاز الاستقبال. ووفقاً لمبدأ الانعكاس، فإن خصائص الهوائي الذي يعمل في وضع الإرسال لا تتغير عندما يعمل هذا الهوائي في وضع الاستقبال.

معلومات موجزة عن المعلمات الرئيسية للهوائيات

تشمل الخصائص والمعلمات الرئيسية لهوائيات الاستقبال والإرسال ما يلي:

عرض النطاق

الاستقطاب

مقاومة المدخلات

نسبة الموجة الدائمة

نمط الإشعاع

معامل الاتجاه

كسب الهوائي

كفاءة الهوائي

درجة حرارة ضوضاء الهوائي

عرض النطاق الترددي للهوائي

عرض النطاق الترددي هو منطقة ترددات تشغيل الهوائي حيث يكون مستوى الإشارة المستقبلة أو المنبعثة من الهوائي ضمن 0.7 من الحد الأقصى لسعة الإشارة، وتكون الطاقة ضمن 0.5 من الحد الأقصى لقدرة الإشارة. يتم قياس عرض النطاق الترددي بوحدات التردد (على سبيل المثال، كيلو هرتز).
يرتبط عدم انتظام استجابة تردد الاتساع (AFC) للهوائي ارتباطًا مباشرًا بعرض النطاق الترددي للهوائي. يميز تفاوت استجابة التردد درجة انحرافه عن خط مستقيم موازٍ لمحور التردد ويتم قياسه بالديسيبل. كلما كان تصميم الهوائي وتصنيعه أفضل، كانت استجابة تردده أكثر اتساقًا. هوائيات الاستقبال التلفزيونية هي في الأساس ذات نطاق عريض. تغطي هوائيات التلفزيون ذات النطاق الأول والثاني والديسيمتر نطاق التردد من 48.5 ميجا هرتز إلى 862 ميجا هرتز.
تعتمد جودة الاستقبال بشكل كبير على عدم انتظام استجابة تردد الهوائي: مع وجود تفاوت كبير في استجابة التردد، سيتم استقبال القنوات التلفزيونية الفردية بواسطة الهوائي بتوهين كبير إذا تزامن ترددها مع الانخفاضات في استجابة تردد الهوائي، وهو أمر مهم بشكل خاص ملحوظة عند استقبال الإشارات عن بعد من مركز التلفزيون.
إن تفاوت الاستجابة الترددية لمسارات الاستقبال والإرسال لا يعتمد فقط على جودة الهوائي نفسه، بل أيضاً على جودة مطابقته مع وحدة التغذية (الكبل) وجودة وحدة التغذية (الكبل) نفسها.
في الإشارة الرقمية، تشوه الاستجابة الترددية غير المتساوية شكل الإشارة المستقبلة والمرسلة.

استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية

استقطاب الموجات الكهرومغناطيسية (الاستقطاب الفرنسي؛ المصدر الأصلي: محور البولوس اليوناني، القطب) هو انتهاك للتماثل المحوري للموجة المستعرضة بالنسبة لاتجاه انتشار هذه الموجة. في الموجة غير المستقطبة، تحدث تذبذبات في متجهي الإزاحة والسرعة s وv (في حالة الموجات المرنة) أو متجهي شدة المجال الكهربائي والمغناطيسي E وH (في حالة الموجات الكهرومغناطيسية)، عند كل نقطة في الفضاء في جميع الاتجاهات المحتملة في المستوى المتعامد مع اتجاه انتشار الموجة، تحل محل بعضها البعض بسرعة وبشكل عشوائي، بحيث لا يكون أي من اتجاهات الاهتزاز هذه هو السائد. سيتم تسمية الموجة المستعرضة بالاستقطاب إذا ظل اتجاه التذبذب عند كل نقطة في الفضاء دون تغيير أو يتغير بمرور الوقت وفقًا لقانون معين. سيتم تسمية الاستقطاب المستوي (المستقطب خطيًا) بموجة ذات اتجاه ثابت للتذبذب، على التوالي، للمتجهات s أو E. إذا كانت نهايات هذه المتجهات تصف دوائر أو أشكال بيضاوية بمرور الوقت، فسيتم تسمية الموجة دائرية أو مستقطبة إهليلجيًا . يمكن أن تنشأ موجة مستقطبة: بسبب عدم وجود تماثل محوري في الباعث الذي يثير الموجة؛ عندما تنعكس الموجات وتنكسر عند السطح البيني بين وسطين (انظر قانون بروستر)؛ عندما تنتشر موجة في وسط متباين الخواص (انظر الانكسار الثنائي).
(انظر قاموس البوليتكنيك الموسوعي الكبير)
عمليًا: إذا كانت الإشارة من مركز التلفزيون تأتي في استقطاب أفقي، فيجب أن تكون هزازات الهوائي موازية للمستوى الأرضي، وإذا تم إرسال الإشارة في استقطاب عمودي، فيجب أن تكون هزازات الهوائي متعامدة مع المستوى الأرضي، إذا تم إرسال الإشارات في استقطابين، فيجب استخدام هوائيين ويتم تلخيص الإشارات الصادرة منهما. في منطقة الاستقبال الموثوق، يمكنك وضع هوائي واحد بزاوية 45 درجة على المستوى الأرضي.
تنتقل إشارات القنوات الفضائية إلى الأرض باستقطاب خطي ودائري. لاستقبال مثل هذه الإشارات، يتم استخدام محولات مختلفة: على سبيل المثال، بالنسبة لـ Continent TV - محول خطي، وللتلفزيون Tricolor - محول دائري. ليس لشكل وحجم اللوحة أي تأثير على الاستقطاب.

مقاومة إدخال الهوائي

من المعلمات المهمة للهوائيات مقاومة الإدخال: (مقاومة إدخال الهوائي)، والتي تميزها بأنها حمل لجهاز الإرسال أو وحدة التغذية. مقاومة دخل الهوائي هي نسبة الجهد بين نقطة الاتصال (نقطة الإثارة) للهوائي ووحدة التغذية والتيار عند هذه النقاط.
إذا تم تغذية الهوائي بواسطة دليل موجي، فسيتم تحديد مقاومة الإدخال من خلال الانعكاسات التي تحدث في مسار الدليل الموجي. تتكون مقاومة دخل الهوائي من مجموع مقاومة إشعاع الهوائي ومقاومة الخسارة: Z = R(الانبعاث) + R(وعاء). R(izl) هي كمية معقدة في الحالة العامة.
عند الرنين، يجب أن يكون المكون التفاعلي لممانعة الدخل صفرًا. عند الترددات الأعلى من ممانعة الرنين تكون ذات طبيعة حثية، وعند الترددات الموجودة أسفل ممانعة الرنين تكون سعوية بطبيعتها، مما يؤدي إلى فقدان الطاقة عند حدود نطاق تشغيل الهوائي. R (العرق) - تعتمد مقاومة فقدان الهوائي على العديد من العوامل، على سبيل المثال، قربه من سطح الأرض أو الأسطح الموصلة، وفقدان الأومية في عناصر الهوائي والأسلاك، وفقدان العزل. يجب أن تتوافق معاوقة دخل الهوائي مع المعاوقة المميزة لمسار التغذية (أو مع ممانعة خرج المرسل) وذلك لضمان وضع قريب من وضع الموجة المتنقلة في الأخير.
تتمتع هوائيات التلفزيون بممانعة دخل: تبلغ قيمة الهوائي اللوغاريتمي الدوري 75 أوم، وقناة الموجة 300 أوم. بالنسبة لهوائيات قناة الموجة عند استخدام كابل تلفزيون بممانعة مميزة تبلغ 75 أوم، يلزم وجود جهاز مطابق، وهو محول التردد اللاسلكي.

نسبة الموجة الدائمة (SWR)

تحدد نسبة الموجة الدائمة درجة توافق الهوائي مع وحدة التغذية، بالإضافة إلى مطابقة خرج المرسل ووحدة التغذية. ومن الناحية العملية، ينعكس دائمًا جزء من الطاقة المرسلة ويعاد إلى جهاز الإرسال. تتسبب الطاقة المنعكسة في ارتفاع درجة حرارة جهاز الإرسال وقد تؤدي إلى تلفه. يتم حساب SWR على النحو التالي:
KSV = 1 / KBB = (U Pad + U neg) / (U Pad - U neg)، حيث U Pad وU neg هما سعات الحادث والموجات الكهرومغناطيسية المنعكسة.
ترتبط سعة الموجات الحادثة (U inc) والموجات المنعكسة (U neg) في خط KBV بالعلاقة: KBV = (U inc + U neg) / (U inc - U neg)
من الناحية المثالية، SWR = 1، تعتبر القيم التي تصل إلى 1.5 مقبولة.

نمط الإشعاع (DP)

يعد مخطط الإشعاع أحد أهم الخصائص المرئية لخصائص استقبال الهوائي. يتم إنشاء أنماط الاتجاه في الإحداثيات القطبية أو المستطيلة (الديكارتية). . دعونا نفكر، على سبيل المثال، في مخطط إشعاع هوائي من نوع "قناة الموجة" المبني في الإحداثيات القطبية في المستوى الأفقي (الشكل 1). تتكون شبكة الإحداثيات من نظامين من الخطوط. يمثل أحد أنظمة الخطوط دوائر متحدة المركز تتمركز في نقطة الأصل. تتوافق دائرة نصف القطر الأكبر مع الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي، الذي يُفترض تقليديًا أن قيمته تساوي الوحدة، وتتوافق الدوائر المتبقية مع القيم المتوسطة للمجال الكهرومغناطيسي من واحد إلى صفر. نظام آخر من الخطوط التي تشكل شبكة إحداثيات هو مجموعة من الخطوط المستقيمة التي تقسم زاوية مركزية 360 درجة إلى أجزاء متساوية. في مثالنا، تنقسم هذه الزاوية إلى 36 جزءًا كل منها 10 درجات.
لنفترض أن موجة الراديو تأتي من الاتجاه الموضح في الشكل. 1 سهم (زاوية 10°). يتضح من مخطط الإشعاع أن اتجاه وصول الموجة الراديوية هذا يتوافق مع الحد الأقصى للمجال الكهرومغناطيسي عند أطراف الهوائي. عند استقبال موجات الراديو القادمة من أي اتجاه آخر، فإن المجال الكهرومغناطيسي عند أطراف الهوائي سيكون أقل. على سبيل المثال، إذا وصلت موجات الراديو إلى زوايا 30 و330 درجة (أي بزاوية 30 درجة إلى محور الهوائي من الموجهات)، فستكون قيمة EMF مساوية لـ 0.7 كحد أقصى، عند زوايا 40 و320 درجة. - 0.5 كحد أقصى وما إلى ذلك.

يُظهر مخطط الإشعاع (الشكل 1) ثلاث مناطق مميزة - 1 و2 و3. وتسمى المنطقة 1، التي تقابل أعلى مستوى للإشارة المستقبلة، المنطقة الرئيسية , أو الفص الرئيسي لنمط الإشعاع. تسمى المنطقتان 2 و3، الواقعتان على الجانب العاكس للهوائي، بالفصين الخلفي والجانبي لمخطط الإشعاع . وجود الفصوص الخلفية والجانبية يشير إلى أن الهوائي يستقبل موجات الراديو ليس فقط من الأمام (من جهة المخرجين)، ولكن أيضاً من الخلف (من جهة العاكس)، مما يقلل من مناعة الاستقبال للضوضاء. في هذا الصدد، عند ضبط الهوائي، نسعى جاهدين لتقليل عدد ومستوى الفصوص الخلفية والجانبية.
غالبًا ما يُطلق على مخطط الإشعاع الموصوف، والذي يميز اعتماد المجال الكهرومغناطيسي عند أطراف الهوائي على اتجاه وصول موجة الراديو، مخطط الإشعاع "المجالي" , لأن المجال الكهرومغناطيسي يتناسب مع قوة المجال الكهرومغناطيسي عند نقطة الاستقبال. ومن خلال تربيع المجالات الكهرومغناطيسية المقابلة لكل اتجاه وصول للموجة الراديوية، يمكننا الحصول على مخطط إشعاع القدرة (الخط المتقطع في الشكل 2).
لتقييم الخصائص الاتجاهية للهوائي عددياً، تُستخدم مفاهيم زاوية فتح الفص الرئيسي لمخطط الإشعاع ومستوى الفصين الخلفي والجانبي. الزاوية المفتوحة للفص الرئيسي لمخطط الإشعاع هي الزاوية التي تنخفض فيها القوة الدافعة الكهربية عند أطراف الهوائي إلى مستوى 0,7 من الحد الأقصى. يمكن أيضًا تحديد زاوية الفتح باستخدام نمط اتجاه الطاقة، من خلال انخفاضها إلى مستوى 0.5 من الحد الأقصى (زاوية الفتح عند "نصف" القدرة). وفي كلتا الحالتين، تكون القيمة العددية لزاوية الفتح هي نفسها بطبيعة الحال.
مستوى الفصوص الخلفية والجانبية لنمط الجهد يتم تعريفها على أنها نسبة المجالات الكهرمغنطيسية عند أطراف الهوائي عند الاستقبال من جانب الحد الأقصى للفص الخلفي أو الجانبي إلى المجال الكهرمغنطيسي من جانب الحد الأقصى للفص الرئيسي. عندما يكون للهوائي عدة فصوص خلفية وجانبية بأحجام مختلفة، تتم الإشارة إلى مستوى الفص الأكبر.

معامل الاتجاه (DC)

معامل الاتجاه: (DC) لهوائي الإرسال - نسبة مربع شدة المجال الناتج عن الهوائي في اتجاه الفص الرئيسي إلى مربع شدة المجال الناتج عن هوائي مرجعي شامل الاتجاهات أو اتجاهي (نصف موجة هزاز - ثنائي القطب، معامل اتجاهه فيما يتعلق بهوائي افتراضي متعدد الاتجاهات هو 1.64 أو 2.15 ديسيبل) بنفس طاقة الإدخال. (KND) هي كمية بلا أبعاد ويمكن التعبير عنها بالديسيبل (dB، dBi، dBd). كلما كان الفص الرئيسي (LM) أضيق وانخفض مستوى الفصوص الجانبية، زادت الاتجاهية.
يتميز الكسب الحقيقي للهوائي من حيث القدرة بالنسبة إلى باعث متناحٍ افتراضي أو هزاز نصف موجة بمعامل كسب الطاقة KU (الطاقة)، ​​الذي يرتبط بنسبة (الكفاءة):
KU (الطاقة) = KND - الكفاءة (كفاءة الهوائي)

يكسب

كسب الهوائي (GF) هو نسبة القدرة عند دخل الهوائي المرجعي إلى القدرة المقدمة إلى دخل الهوائي المعني، بشرط أن يخلق كلا الهوائيين قيمًا متساوية لشدة المجال في اتجاه معين في نفس الاتجاه المسافة عند انبعاث الطاقة، وعند الاستقبال - نسبة القوى والهوائيات المخصصة للأحمال المتطابقة.
KU هي كمية بلا أبعاد ويمكن التعبير عنها بالديسيبل (dB، dBi، dBd).
يتميز كسب الهوائي بزيادة في القدرة (الجهد)، والتي يتم إطلاقها في حمل مطابق متصل بأطراف خرج الهوائي المعني، مقارنة بهوائي "متناحي الخواص" (أي له نمط دائري) أو، من أجل على سبيل المثال، هزاز نصف الموجة. في هذه الحالة، من الضروري أن تأخذ في الاعتبار الخصائص الاتجاهية للهوائي والخسائر فيه (الكفاءة). بالنسبة لهوائيات الاستقبال التلفزيونية (KU)، فهي تساوي تقريبًا معامل الاتجاه (DAC) للهوائي، لأن تتراوح كفاءة هذه الهوائيات بين 0.93...0.96. يعتمد كسب هوائيات النطاق العريض على التردد ويكون غير متساوٍ عبر نطاق التردد بأكمله. تشير ورقة بيانات الهوائي غالبًا إلى القيمة القصوى (KV).

عامل الكفاءة (الكفاءة)

في وضع الإرسال، (الكفاءة) هي نسبة الطاقة المنبعثة من الهوائي إلى الطاقة الموردة إليه، نظرًا لوجود خسائر في مرحلة خرج المرسل وفي وحدة التغذية والهوائي نفسه، تكون كفاءة الهوائي دائمًا أقل من 1. في استقبال هوائيات التلفزيون، تكون الكفاءة ضمن 0.93…0.96.

درجة حرارة الضوضاء

درجة حرارة ضوضاء الهوائي هي سمة لقدرة ضوضاء الهوائي على مدى الترددات المستقبلة بالكامل. الهوائيات نفسها لا تصدر أي ضجيج. مصدر الضوضاء هو الأجسام الموجودة على الأرض وفي الفضاء. كلما كان نمط إشعاع الهوائي أضيق، قل تأثير الضوضاء عليه. على الأرض، تصدر جميع الأجسام ضوضاء، الغلاف الجوي والأرض نفسها، لذلك يعتمد ضوضاء الهوائي على زاوية ارتفاعه ووجود أجسام غريبة في اتجاه الاستقبال (أغصان الأشجار وغيرها)، كما توجد مصادر للضوضاء أيضًا الإشعاع الكهرومغناطيسي الناجم عن النشاط البشري. تبلغ درجة حرارة الضوضاء النموذجية لهوائي مكافئ يبلغ قطره 90 سم في النطاق Ku لزاوية ارتفاع 30 درجة 25-30 كلفن.
إن ضجيج المساحة المحيطة ومسار الاستقبال (المحول + جهاز الاستقبال) يزيد من عتبة التشغيل المستقر لنظام الاستقبال لإشارة القمر الصناعي؛ في الممارسة العملية، يؤدي هذا إلى زيادة حجم الطبق، لأن استخدام المحولات وأجهزة الاستقبال منخفضة الضوضاء يعطي تأثيرًا أقل.