Calitatea Energiei și Compatibilitate Electromagentica

CAPITOLUL I

Antene şi Propagarea Undelor Electromagnetice

1.1. Noţiuni generale despre antene

Denumirea de antenă vine de la cuvântul din limba latină "antenna" care înseamnă tijă.

Energia dată de o sursă de curent continuu alternativ pentru ca să devină energie radiată, trebuie transformată mai întâi în energie de înaltă frecvenţă.

Curenţii de înaltă frecvenţă intră în antenă, care transformă energia lor în energie radiată sub forma undelor electromagnetice. În cazul recepţiei undelor electromagnetice, fenomenele se desfăşoară în sens invers.

Antena este un dispozitiv realizat din materiale conductoare care asigură prin emisie transformarea curenţilor de radiofrecvenţă în unde electromagnetice, iar prin recepţie antena asigură transformarea undelor electromagnetice în curenţi de radiofrecvenţă.

Antenele pot fi clasificate din multe puncte de vedere, astfel:

¤ După principiul de funcţionare:

- electrice;

- magnetice.

¤ După forma elementului radiant:

- liniare;

- de suprafaţă.

¤ După destinaţie:

- de emisie

- de recepţie

- mixte

Pentru aprofundarea studiului antenelor se utilizează noţiunea de antenă de referinţă care poate fi ideală sau reală.

Ca exemple de antene de referinţă sunt cunoscute:

• Dipolul Elementar Electric (DEE) sau elementul de curent electric;

• Dipolul Elementar Magnetic (DEM) sau elementul de curent magnetic;

• Radiatorul Izotrop Punctiform (MP).

Dipolul Elementar Electric (DEE) este cel mai folosit tip de radiator în practica antenelor, care este alcătuit dintr-un conductor rectiliniu de grosime neglijabilă şi de lungime mult mai mic decât lungimea de undă.

Dacă distribuţia de curent pe un asemenea conductor se cunoaşte sau poate fi aproximată, este posibilă determinarea puterii radiate.

Componentele electrice şi magnetice (diferite de zero) ale câmpului produs de Dipolul Elementar Electric, orientat după axa într-un sistem de coordonate sferice, sunt prezentate în figura 4.1.

Figura 1.1 Elemet de current de originea unui sistem de coordonare sferice (dipole Hertz)

Câmpul electromagnetic generat de o antenă acoperă trei zone de radiaţie:

- O zonă apropiată, denumită Zona Fresnel;

- O zonă intermediară, denumită Zona Rayleigh;

- O zonă îndepărtată, denumită Zona Fraunkoffer.

Pentru radiotehnică interesează câmpul la mare distanţă, deci zona îndepărtată, care va fi descris de relaţiile:

Eo=j30k-I-l-r- • sin0•e^ = I20n-Hv; Er = 0 (1.1)

Unde:

l - lungimea elementului;

I - curentul cu variaţie armonică în timp care străbate elementul;

r –distamţa până la punctul studiat;

k - constantă cu valoarea egală cu 2n//L.

Se poate observa că cele două componente de câmp E0 şi Hp sunt în fază, iar raportul lor este egal cu 120n şi reprezintă impedanţa de undă.

1.2. Parametrii electrici ai antenelor

Antenele utilizate în sistemele de comunicaţii prezintă caracteristici specifice care le scot în evidenţă performanţele constructive şi funcţionale.

Parametrii electrici ai antenelor sunt în strânsă dependenţă de frecvenţa sau gama de frecvenţă pentru care au fost realizate. Principalii parametrii electrici ai antenelor sunt:

- funcţia de directivitate;

- puterea radiată;

- rezistenţa de radiaţie.