Виды антенн для тв теория. Как выбрать телевизионную антенну - обзор комнатных, спутниковых и цифровых с техническими характеристиками

24. Виды антенн. Характеристики антенн.

Антенны представляют собой конструкцию из токопроводящих элементов, размеры и конфигурация которых определяют эффективность преобразования радиосигналов в электрические. Для обеспечения эффективного излучения и приема в широком диапазоне используемых радиочастот создано большое количество видов и типов антенн, классификация которых представлена на рис. 3.9.

Назначение передающих и приемных антенны ясно из их наименований. По своим основным электрическим параметрам они не отличаются. Многие из них в зависимости от схемы подключения (к передатчику или приемнику) могут использоваться как передающие или приемные. Однако если к передающей антенне подводится большая мощность, то в ней принимаются специальные меры по предотвращению пробоя между элементами антенны, находящихся под более высоким напряжением.

Эффективность антенн зависит от согласования размеров элементов антенны с длинами излучаемых или принимаемых волн. Минимальная длина согласованной с длиной волны электромагнитного колебания штыревой антенны близка к L/4, где L - длина рабочей волны. Размеры и конструкция антенн отличаются как для различных диапазонов частот, так и внутри диапазонов.

Если для стационарных антенн требование к геометрическим размерам антенны может быть достаточно просто выполнено для коротких и ультракоротких волн, то для антенн, устанавливаемых на мобильных средствах, оно неприемлемо. Например, рациональная длина антенны для обеспечения связи на частоте 30 МГц составляет 2.5 м, что неудобно для пользователя. Поэтому применяют укороченные антенны, но при этом уменьшается их эффективность.

По конструкции антенны разделяются на проволочные (вибраторные), рупорные, параболические, рамочные, спиральные, антенные решетки и различные их комбинации.

Возможности антенн как приемных, так и передающих определяются следующими характеристиками:

диаграммой направленности;

коэффициентом полезного действия;

коэффициентом направленного действия;

коэффициентом усиления;

полосой частот.

Диаграмма направленности представляет собой графическое изображение уровня излучаемого и принимаемого сигнала от угла поворота антенны в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Диаграммы изображаются в прямоугольных и полярных координатах (см. рис. 3.10).

Диаграммы направленности могут иметь разнообразный и изрезанный характер, определяемый механической конструкцией и электрическими параметрами. Лепесток диаграммы направленности с максимумом мощности излучаемого или принимаемого электромагнитного поля называется главным или основным лепестком, остальные боковыми и задними. Соотношение между величинами мощности основного лепестка по сравнению с остальными характеризует направленные свойства антенны. Ширина главного лепестка диаграммы измеряется углом между прямыми, проведенными из начала полярных координат до значений диаграммы, соответствующих половине максимальной мощности излучения или 0.7 напряжения электрического сигнала приемной антенны. Чем уже ширина диаграммы направленности антенны, тем выше ее коэффициент направленного действия.

Коэффициент направленного действия (КНД) определяет величину энергетического выигрыша, который обеспечивает направленная антенна по сравнению с ненаправленной.

Потери электрической энергии в антенне оцениваются коэффициентом полезного действия (КПД), равного отношению мощности сигнала на выходе реальной антенны к мощности сигнала идеальной антенны без потерь.

Произведение этих двух коэффициентов определяет коэффициент усиления антенны (КУ).

Полоса частот, в пределах которых сохраняются заданные технические характеристики антенны, называется полосой ее пропускания.

Создание антенн с высоким коэффициентом усиления и широкой полосой пропускания представляет основную проблему в области конструирования антенн. Чем выше КУ, тем труднее обеспечить широкополосность антенны. В зависимости от полосы пропускания антенны разделяются на узкополосные, широкополосные, диапазонные и широкодиапазонные.

Узкополосные антенны обеспечивают прием сигналов в диапазоне 10% от основной частоты. У широкополосных антенн эта величина увеличивается до (10-50)%, у диапазонных антенн коэффициент перекрытия (отношение верхней частоты полосы пропускания антенны к нижней) составляет 1.5-4, а у широкодиапазонных антенн это отношение достигает значений в интервале 4-20 и более.

Совокупность однотипных антенн, расположенных определенным образом в пространстве, образуют антенную решетку. Сигнал антенной решетки соответствует сумме сигналов от отдельных антенн. Различают линейные (одномерные) и плоские (двухмерные) антенные решетки. Антенные решетки, у которых можно регулировать фазы сигналов отдельных антенн, называют фазированными антенными решетками. Путем изменения фаз суммируемых сигналов можно менять диаграмму направленности в горизонтальной и вертикальной плоскостях и производить быстрый поиск сигнала по пространству и ориентацию антенны на источник излучения.

Антенны служат для преобразования радиоволн в переменный электрический ток и наоборот. Любая радиоантенна может работать как на прием, так и на передачу сигнала. Главные характеристики этих устройств описаны ниже.

Полоса пропускания.

Антенны проектируют и строят с учетом рабочего интервала частот - полосы пропускания. У одних конструкций она может быть шире, у других уже. Для телевидения, WiFi, мобильной связи, GPS выделяются разные радиодиапазоны.

Направленность.

Антенну называют направленной, если мощность ее излучения в одну из сторон существенно больше, чем в остальные. Для того, чтобы наглядно показать, как меняется мощность в зависимости от направления, строят диаграммы направленности.

Ненаправленные антенны одинаково действуют на все 360 градусов, их диаграмма имеет круговую форму. Радиоантенна с диаграммой направленности в форме сферы называется изотропной. Теоретически доказано, что построить ее невозможно. Тем не менее изотропный излучатель используют в качестве эталона для того, чтобы сравнивать радиоантенны и показывать, насколько хороша та или иная конфигурация.

Коэффициент усиления.

Соотношение мощностей излучения исследуемой и эталонной радиоантенн характеризуется коэффициентом усиления. Реальные антенны всегда излучают в каком-то направлении меньше, в каком-то больше. Если не оговорено иное, то в характеристиках указывают пиковый коэффициент усиления.

Для коэффициента усиления принята логарифмическая единица измерения децибел (десятая часть бела). Чтобы посчитать соотношение двух мощностей в децибелах нужно подставить их в формулу L = 10*lg(P/Pi) , где L – коэффициент усиления антенны, P – мощность ее излучения, Pi - мощность изотропного излучателя при тех же условиях.

Чтобы подчеркнуть сравнение с изотропным эталоном, такие децибелы обозначают как дБи. В технических характеристиках изделий принято обозначение дБ.

Перевести децибелы в «разы» можно по формуле G = P/Pi = 10**(L/10) . Далее приведены некоторые значения (дБ - «раз»):

3 децибела соответствует усилению в 2 раза;
6 – 4;
7 - 5;
10 - 10;
15 - 32;
20 - 100;
30 - 1000.

Если к конструкции радиоантенны добавлен электронный усилитель, ее называют активной. Производители указывают коэффициент усиления таких изделий с учетом усилителя. Электронные усилители производят шумы, которые могут искажать сигнал, поэтому не рекомендуется применять их без необходимости.

Входное сопротивление.

Если входное сопротивление антенны не соответствует волновому сопротивлению кабеля (фидера), по которому она подключается, применяют согласующие устройства. ТВ-кабели в подавляющем большинстве стран (включая РФ) имеют волновое сопротивление 75 Ом. Кабели для WiFi, GSM, 3G, 4G, радио, GPS выпускают с волновым сопротивлением 50 Ом.

Производители изготавливают антенны с входным сопротивлением, согласующимся с волновым сопротивлением кабеля.

Характерный размер.

Для большинства радиоантенн это половина длины волны. Но есть исключения. Например, в конструкцию параболических антенн входит отражатель («тарелка»), диаметр которого может намного превышать длину волны.

Размеры радиоантенн WiFi. GPS, GSM, смонтированных на печатных платах, напротив, бывают существенно меньше половины длины волны благодаря применению материалов с большой диэлектрической проницаемостью. Существуют антенные поля площадью в несколько гектаров и антенны, чей размер измеряется в миллиметрах.

ВИДЫ И ТИПЫ АНТЕНН

Известно множество конструкций радиоантенн. Наиболее удачные из них стали массовыми.

Самые простые и, возможно, самые распространенные - диполь и четвертьволновая антенна. Первый состоит из двух проводников длиной около четверти волны каждый; второй - из одного проводника длиной около четверти волны. Четвертьволновую антенну часто называют «штырем». Диполь и «штырь» - это узкополосные радиоантенны с коэффициентом усиления 2 - 5 дБ.

Штыревая антенна одинаково излучает/принимает сигнал во всех направлениях в плоскости, перпендикулярной своей оси. Вдоль оси излучение отсутствует. Такие радиоантенны используют, если взаимное положение передающего и принимающего устройств все время меняется. Поэтому «штыри» часто можно видеть на автомобилях, портативных радиоприемниках, рациях, WiFi-роутерах.

Простота конструкции способствует применению и в случае относительно неподвижных объектов: знаменитая комнатная телевизионная антенна «усы» - не что иное, как диполь. Для того, чтобы нивелировать недостатки, связанные с узкой полосой пропускания, «усы» делают телескопическими, и их можно подстраивать на нужную длину волны.

В качестве уличных ТВ-антенн часто можно увидеть «волновой канал» - узкополосную направленную радиоантенну с коэффициентом усиления 5 - 12 дБ (в зависимости от модификации). Она изобретена в 1926 году Синтаро Уда и Хидэцугу Яги из Имперского университета Тохоку (Япония). Яги запатентовал изобретение, и для антенны стали использовать второе название - Яги.

В конструкции используется один активный элемент (диполь), соединенный с линией передачи. Его размер сопоставим с половиной длины волны. На одной штанге с диполем крепятся пассивные элементы:

рефлектор (длиннее диполя);
директор (короче диполя).

Основной прием (передача) «волнового канала» идет в направлении директора. Директоров может быть несколько. Добавление каждого нового элемента повышает коэффициент усиления и уменьшает угол действия (повышает направленность).

Альтернативой «волновому каналу» при приеме телевизионного сигнала служит логопериодическая антенна. Она внешне напоминает антенну Яги, но у нее другая конфигурация. Эта широкополосная радиоантенна с коэффициентом усиления 6 - 7 дБ изобретена в 1958 году Дуайтом Исбеллом и Раймондом Духамелем в Университете штата Иллинойс (США).

Логопериодическая антенна состоит из ряда активных элементов (диполей), расположенных в порядке убывания их длины. Добавление новых элементов увеличивает полосу пропускания. Пик диаграммы направленности находится со стороны более короткого диполя.

Что касается еще одной популярной конструкции - панельной антенны (патч), то она наиболее часто применяется для WiFi, GSM, 3G, 4G, GPS. Такая узкополосная направленная радиоантенна с коэффициентом усиления 5 - 10 дБ представляет собой прямоугольную (иногда эллиптическую) пластину и пластину-отражатель (экран), разделенные слоем диэлектрика.

Наибольшее распространение конструкция получила, начиная с 70-х годов 20-го века, когда панельные антенны стали массово применять на печатных платах. Длина стороны прямоугольной пластины патча сопоставима с половиной длины волны, если между пластиной и экраном находится воздух или другой материал со схожей диэлектрической проницаемостью.

Параболическую антенну можно получить из любой, поместив ее в фокус отражателя. «Тарелка» делает произвольную антенну узконаправленной, доводя коэффициент усиления до 30-40 дБ. В распоряжении ученых есть несколько гигантских отражателей с усилением 80 дБ, которые используются в составе радиотелескопов.

Полоса пропускания зависит от радиоантенны, помещенной в фокус. Спутниковая антенна - другое название, полученное из-за использования для приема спутникового ТВ.

Для того, чтобы сделать полосу пропускания шире или использовать в работе несколько диапазонов, изготавливают комбинированные конструкции - несколько в одной. Например, распространены наружные ТВ-антенны Яги для дециметровых волн, совмещенные с диполем для метровых волн.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ АНТЕНН

В мире существует довольно много технологий и стандартов, предусматривающих передачу информации с помощью радиоволн. Передатчик формирует сигнал в заданной полосе несущей частоты с закодированной на ней информацией Приемник декодирует полученные колебания с выделением полезной информации. Практически любая информация может быть подготовлена и передана при помощи радиоволн.

Для передачи и получения сигнала нужны антенны. Причем их характеристики должны соответствовать параметрам приемопередающей аппаратуры и решаемым задачам по обмену информацией.

Чтобы подобрать радиоантенну для приема эфирного телевидения или усиления сигнала WiFi-роутера, совершенно нет необходимости изучать тонкости стандартов. На радиочастотах выделены диапазоны, а на упаковках и в описаниях антенн есть ссылки на них. В списке приведены некоторые обозначения с указанием области использования и частот диапазона в РФ:

CB (свободное использование, рации) – 26.965 - 27.860 МГц;
VHF (метровые волны, радио и телевидение) – 48.5 – 230 МГц;
UHF (дециметровые волны, телевидение (в том числе цифровое)) – 470 – 862 МГц;
FM (радио) – 85.5 – 108 МГц;
LPD (свободное использование, рации) - 433 - 434 МГц;
PMR (свободное использование, рации) - 446 МГц;
GPS (спутниковая система навигации) – 1.58 ГГц;
ГЛОНАСС (спутниковая система навигации) - 1.60 ГГц;
GSM (мобильная сотовая связь) – 890 - 960 МГц, 1710 - 1880 МГц;
WiFi (беспроводные локальные сети) – 2.4 ГГц.

Полоса пропускания радиоантенны соответствует диапазону, указанному в ее паспорте. Что касается направленности, то изготовители, как правило, предлагают направленные модели, если ожидается стационарное положение приемника и передатчика.

Направленные антенны широко применяются при усилении сигнала сотовой связи , а штыревые в WiFi ретрансляторах . Комбинации этих типов применяются в GSM репитерах и системах беспроводной сигнализации .

* * *

© 2014-2019 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют исключительно ознакомительный характер и не могут использоваться в качестве руководящих и нормативных документов.

НАЗНАЧЕНИЕ АНТЕННАнтенны - РТ устройства предназначенные для
излучения и приема электромагнитных волн.
ИЗЛУЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВОЛН
ПРИЁМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ
антенна антенна
ВОЛН
Передат
чик
фидер
фидер
Приём
ник

КЛАССИФИКАЦИЯ АНТЕНН

ПО ДИАПАЗОННОМУ ПРИЗНАКУ
ПО ХАРАКТЕРУ ИЗЛУЧАЮЩИХ
ЭЛЕМЕНТОВ
ПО ВИДУ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ, В КОТОРОЙ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ
АНТЕННА

ПО ДИАПАЗОННОМУ ПРИЗНАКУ

АНТЕННЫ ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ
ВОЛН
АНТЕННЫ КОРОТКИХ ВОЛН
АНТЕННЫ УЛЬТРАКОРОТКИХ ВОЛН

ПО ХАРАКТЕРУ ИЗЛУЧАЮ-ЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ

ПО ХАРАКТЕРУ ИЗЛУЧАЮЩИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ
ВИБРАТОРНЫЕ АНТЕННЫ
ЩЕЛЕВЫЕ АНТЕННЫ
АНТЕННЫ ПОПЕРЕЧНОГО И
ОСЕВОГО ИЗЛУЧЕНИЙ
АПЕРТУРНЫЕ АНТЕННЫ
АНТЕННЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН

ПО ВИДУ РАДИОТЕХНИ-ЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

ПО ВИДУ РАДИОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОСВЯЗИ
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОВЕЩАНИЯ
АНТЕННЫ ТЕЛЕВИЗИОННЫЕ
АНТЕННЫ ДЛЯ РАДИОНАВИГАЦИИ
И РАДИОЛОКАЦИИ

АНТЕННЫ ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ ВОЛН

ДИАПАЗОНЫ РАБОЧИХ ЧАСТОТ
МИРИАМЕТРОВЫЕ (СВЕРХДЛИННЫЕ)
ВОЛНЫ (l =10…100 км)
КИЛОМЕТРОВЫЕ (ДЛИННЫЕ) ВОЛНЫ
(l =1…10 км)
ГЕКТОМЕТРОВЫЕ (СРЕДНИЕ) ВОЛНЫ
(l =100…1000 м)

АНТЕННЫ КОРОТКИХ ВОЛН

ДИАПАЗОНЫ РАБОЧИХ ЧАСТОТ
ДЕКАМЕТРОВЫЕ (КОРОТКИЕ)
ВОЛНЫ (l =10…100 м)

АНТЕННЫ УЛЬТРАКОРОТКИХ ВОЛН

ДИАПАЗОНЫ РАБОЧИХ ЧАСТОТ
МЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ (l =1…10 м)
ДЕЦИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ (l =10 см …1 м)
САНТИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ (l =1…10 см)
МИЛЛИМЕТРОВЫЕ ВОЛНЫ (l =1…10 мм)

из-за особенностей распространения СДВ, ДВ и
СВ максимум излучения антенн этих диапазонов
должен быть направлен вдоль поверхности земли
обычно на СДВ и ДВ приемлемая высота опор
составляет 150…250 м. Некоторые СВ-антенны
имеют высоту до 350 и даже до 500 м. В СВдиапазоне высота антенны может быть соизмерима
с длиной волны и равна обычно (0.15…0.63)l .
антенны выполняют в виде антенн-мачт или
антенн-башен. высота антенных опор определяется
технико-экономическими соображениями

ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН ДЛИННЫХ И СРЕДНИХ ВОЛН

антенны сверхдлинных и длинных волн находят
свое применение в радиотелеграфной связи, в
дальней навигации, при передаче сигналов
точного времени, а антенны средних волн для
радиовещания, морской связи.
в качестве передающих антенн применяют
антенны - мачты различных типов с подведением
больших мощностей, а в качестве приемных вертикальные несимметричные антенны, рамочные
антенны, антенны бегущей волны

ОСОБЕННОСТИ КОРОТКО-ВОЛНОВЫХ АНТЕНН

ОСОБЕННОСТИ КОРОТКОВОЛНОВЫХ АНТЕНН
на коротких волнах сравнительно просто
строить антенны, размеры которых превышают
длину волны в несколько раз и обуславливают
значительные направленные свойства
условия
прохождения
коротких
волн
определяются состоянием ионосферы, поэтому для
обеспечения непрерывной радиосвязи используют
антенны диапазонного типа

в качестве простых антенн на коротких волнах
применяют
горизонтальные
симметричные
вибраторы, диапазонные вибраторы Надененко,
шунтовые диапазонные вибраторы, уголковую
антенну Пистолькорса, антенны зенитного типа

АНТЕННЫ КВ-диапазона

ВИБРАТОРНАЯ
АНТЕННА

АНТЕННЫ КВ-диапазона

АНТЕННЫ «АКТИВНАЯ ПЕТЛЯ»

в этом диапазоне возможно построение антенн,
размеры которых велики по сравнению с длиной
волны, что позволяет реализовать высокую
направленность при приемлемых размерах
также
используют антенны УКВ, размеры
которых сравнимы с длиной волны (вибраторные,
щелевые). они используются как самостоятельные
антенны или как элементы более сложных (в
составе антенных решеток, в качестве облучателей
зеркальных антенн)

ОСОБЕННОСТИ АНТЕНН УКВ-ДИАПАЗОНА

условия
РРВ
этом
диапазоне
предъявляют повышенные требования
к механическим характеристикам
антенн, к прочности, массе, парусности
(антенны спутниковой, радиорелейной
связи)

Антенны могут классифицироваться по ряду признаков: по частотным диапазонам, по степени направленности излучения (ненаправленные, слабонаправленные, высоконаправленные), по типу элементарных источников, из которых составлена антенна и др. Любая классификация является условной. Мы используем последний из перечисленных признаков.

Проволочные антенны . Излучающим является провод, по которому протекает быстропеременный электрический ток. Генератор или входные цепи приемника включены в разрыв провода, отрезки провода называется плечами. К проволочным антеннам относятся: вибраторы, штыри, длинный провод, ромбическая антенна и др. Конструктивно «провод» может быть выполнен в виде металлической полосы, тонкой трубки, металлической сетки. Проволочные антенны относятся к антеннам слабой и средней направленности и используются в диапазонах от длинных до сантиметровых волн.

Антенные решетки (АР) с поперечным излучением. АР образована из упорядоченной системы слабонаправленных излучателей, возбуждаемых от общего генератора с помощью диаграммо-образующей схемы, состоящей из отрезков ЛП и делителей мощности для получения синфазного возбуждения всех элементов АР. Решетки бывают линейные и двумерные (плоские). АР формируют ДН, главный максимум которой ориентирован по нормали к плоскости решетки (раскрыву). Ширина ДН пропорциональна величине , где λ - рабочая длина волны, А - линейный размер полотна в соответствующей плоскости (вертикальной или горизонтальной). Уровень боковых лепестков ДН определяется видом амплитудного распределения в раскрыве антенны. Если в диаграммо-образующую схему ввести систему управляемых фазовращателей, то формирование линейного распределения фазы по раскрыву приведет к отклонению луча от нормали. АР с управляемым положением главного лепестка ДН называется фазированной антенной решеткой (ФАР).

Антенны с бегущей волной тока. Это система из дискретных или непрерывно расположенных излучателей, фазы токов в которых меняются по закону бегущей волны (линейно). К дискретным антеннам этого типа относятся, так называемая, директорная антенна или антенна «волновой канал». Она состоит из вибраторов, расположенных вдоль линии, совпадающей с направлением максимума излучения. В такой линейной решетке используются активные и пассивные вибраторы. Директорная антенна – наиболее распространенный тип антенны для приема телевизионных программ. К антеннам с непрерывным распределением тока относятся спиральные и диэлектрические стержневые антенны. Это класс антенн средней направленности. Диапазоны использования – метровые, дециметровые и сантиметровые волны.

Апертурные антенны. Если по некоторой площадке (апертуре, раскрыву) установить непрерывное, квазисинфазное распределение ЭМП, то такая излучающая система называется апертурной антенной. Элементарными источниками излучения в раскрыве являются элементы Гюйгеса. Наиболее распространенными типами этого класса антенн являются рупорные и зеркальные (рефлекторные) антенны. Антенны этого класса формируют среднее и высоконаправленное излучение. Коэффициент усиления зеркальных антенн может достигать несколько десятков децибел. Зеркальные и рупорные антенны используются в радиолокации, для приема спутникового телевидения. Диапазоны использования – от метровых до миллиметровых волн.

Помимо свойств радиоволн, необходимо тщательно подбирать антенны, для достижения максимальных показателей при приеме/передаче сигнала.
Давайте ближе познакомимся с различными типами антенн и их предназначением.

Антенны - преобразуют энергию высокочастотного колебания от передатчика в электромагнитную волну, способную распространяться в пространстве. Или в случае приема, производит обратное преобразование - электромагнитную волну, в ВЧ колебания.

Диаграмма направленности - графическое представление коэффициента усиления антенны, в зависимости от ориентации антенны в пространстве.

Антенны

Симметричный вибратор

В простейшем случае состоит из двух токопроводящих отрезков, каждый из которых равен 1/4 длины волны.

Широко применяется для приема телевизионных передач, как самостоятельно, так и в составе комбинированных антенн.
Так, к примеру, если диапазон метровых волн телепередач проходит через отметку 200 МГц, то длина волны будет равна 1,5 м.
Каждый отрезок симметричного вибратора будет равен 0,375 метра.

Диаграмма направленности симметричного вибратора

В идеальных условиях, диаграмма направленности горизонтальной плоскости, представляет собой вытянутую восьмерку, расположенную перпендикулярно антенне. В вертикальной плоскости, диаграмма представляет собой окружность.
В реальных условиях, на горизонтальной диаграмме присутствуют четыре небольших лепестка, расположенных под углом 90 градусов друг к другу.
Из диаграммы можем сделать вывод о том, как располагать антенну, для достижения максимального усиления.

В случае не правильно подобранной длины вибратора, диаграмма направленности примет следующий вид:

Основное применение, в диапазонах коротких, метровых и дециметровых волн.

Несимметричный вибратор

Или попросту штыревая антенна, представляет из себя «половину» симметричного вибратора, установленного вертикально.
В качестве длины вибратора, применяют 1, 1/2 или 1/4 длины волны.

Представляет собой рассеченную вдоль «восьмерку». За счет того, что вторая половина «восьмерки» поглощается землей, коэффициент направленного действия у несимметричного вибратора в два раза больше, чем у симметричного, за счет того, что вся мощность излучается в более узком направлении.
Основное применение, в диапазонах ДВ, КВ, СВ, активно устанавливаются в качестве антенн на транспорте.

Наклонная V-образная

Конструкция не жесткая, собирается путем растягивания токопроводящих элемементов на кольях.
Имеет смещение диаграммы направленности в стороны противоположную острию буквы V

Применяется для связи в КВ диапазоне. Является штатной антенной военных радиостанций.

Антенна бегущей волны

Также имеет название - антенна наклонный луч.

Представляет из себя наклонную растяжку, длина которой в несколько раз больше длины волны. Высота подвеса антенны от 1 до 5 метров, в зависимости от диапазона работы.
Диаграмма направленности имеет ярко выраженный направленный лепесток, что говорит о хорошем усилении антенны.

Широко применяется в военных радиостанциях в КВ диапазоне.
В развернутом и свернутом состоянии выглядит так:

Антенна волновой канал

Здесь: 1 - фидер, 2 - рефлектор, 3 - директоры, 4 - активный вибратор.

Антенна с параллельными вибраторами и директорами, близкими к 0,5 длины волны, расположенными вдоль линии максимального излучения. Вибратор - активный, к нему подводятся ВЧ колебания, в директорах, наводятся ВЧ токи за счет поглощения ЭМ волны. Расстояние между рифлектором и директорами подпирается таким образом, чтобы при совпадении фаз ВЧ токов образовывался эффект бегущей волны.

За счет такой конструкции, антенна имеет явную направленность:

Рамочная антенна

Направленность - двулепестковая

Применяется для приема ТВ программ дециметрового диапазона.

Как разновидность - рамочная антенна с рефлектором:

Логопериодическая антенна

Свойства усиления большинства антенн сильно меняются в зависимости от длины волны. Одной из антенн, с постоянной диаграммой направленности на разных частотах, является ЛПА.

Отношение максимальной к минимальной длине волн для таких антенн превышает 10 - это довольно высокий коэффициент.
Такой эффект достигается применением разных по длине вибраторов, закрепленных на параллельных несущих.
Диаграмма направленности следующая:

Активно применяется в сотовой связи при строительстве репитеров, используя способность антенн, принимать сигналы сразу в нескольких частотных диапазонах: 900, 1800 и 2100 МГц.

Поляризация

Поляризация - это направленность вектора электрической составляющей электромагнитной волны в пространстве.
Различают: вертикальную, горизонтальную и круговую поляризацию.

Поляризация зависит от типа антенны и ее расположения.
К примеру, вертикально расположенный несимметричный вибратор, дает вертикальную поляризацию, а горизонтально расположенный - горизонтальную.

Антенны горизонтальной поляризации дают больший эффект, т.к. природные и индустриальные помехи, имеют в основном вертикальную поляризацию.
Горизонтально поляризованные волны, отражаются от препятствий менее интенсивно, чем вертикально.
При распространении вертикально поляризованных волн, земная поверхность поглощает на 25% меньше их энергии.

При прохождении ионосферы, происходит вращение плоскости поляризации, как следствие, на приемной стороне не совпадает вектор поляризации и КПД приемной части падает. Для решения проблемы, применяют круговую поляризацию.

Все эти факторы факторы следует учитывать при расчете радиолиний с максимальной эффективностью.

PS:

Данная статья обрисовывает лишь небольшую часть антенн и не претендует на замену учебнику антенно-фидерных устройств.