PRIJEMNE ANTENE

Uvod

Prijemne antene apsorbuju energiju iz elektromagnetnog polja i pretvaraju je u električnu energiju, koja se dovodi na antenski ulaz prijemnika. Dolazeći elektromagnetni talasi u prijemnoj anteni indukuju elektromotornu silu, pa se antena može predstaviti kao aktivni dvopol koji sadrži generator elektromotorne sile praznog hoda i unutrašnju impedansu Za . U odnosu na antenu prijemnik možemo smatrati potrošačem čija je impedansa jednaka Zp . Pri sprezi antene i prijemnika na ulaznim krajevima prijemnika javiće se napon Ua :

Ovaj napon određuje osjetljivost prijemnika i on je jedna od polaznih veličina pri projektovanju radioprijemnika.

Sprega antene i prijemnika

Impedansa prijemne antene je kompleksna veličina koja se može predstaviti izrazom:

,gdje su obe komponente funkcije učestanosti primanog signala.

Antene se mogu podjeliti u dvije grupe. Antene jedne grupe najčešće se koriste kod prijemnika u oblasti metarskih (UKT, UKV) i kraćih talasa. Antene druge grupe se koriste kod radiodifuzionih prijemnika u oblasti većih talasnih dužina (dugi, srednji i kratki talasi).

Prijemne antene u frekventnom području 0.1-30 MHz

Za prijem dugih i srednjih talasa najviše se upotrebljava vertikalna unipol antena kojoj je visina manja od λ /4. Indukovana elektromotorna sila zavisi od efektivne visine he I jačine električnog polja E :

ea=Ehe

Pri tome je efektivna visina kratke vertikalne unipol antene približna polovini stvarne visine antene (he=h/2). U oblasti dugih i srednjih talasa impedansa antene ima kapacitivni karakter. Reaktivna komponenta kratkog unipola iznosi:

,

Zo je talasni otpor vertikalne žice:

,

r je poluprečnik žice.Antenski kapacitet je dat sa:

,

gdje je c brzina prostiranja talasa. Taj kapacitet Ca je približno jednak statičkom kapacitetu antene. Realni dio impedanse čine otpor zračenja Rz i otpor gubitaka Rg, koji je manji od otpora zračenja. Otpor zračenja iznosi:

Otpor zračenja je manji od kapacitivnog otpora, pa ekvivalentna šema kratke unipol antene ima oblik kao na slici:

Ekvivalentna šema kratke unipol antene

U području kratkih talasa koristi se ista prijemna antena kao i u srednjetalasnom području. Pri tom visina antene h može biti kraća ili duža od . Zavisno od visine antene reaktansa može biti induktivnog ili kapacitivnog karaktera. Za reaktansa ima induktivni , dok za ima kapacitivni karakter. Zavisnost impedanse vertikalne antene o talasnoj dužini je data na slici.

U prenosnim prijemnicima ugrađene su feritne antene za prijem u dugotalasnom, srednjetalasnom i kratkotalasnom području. Feritna antena se sastoji od feritnog štapa i zavojnice ulaznog titrajnog kruga., koji je ugođen na prijemnu frekvenciju. Karakteristike feritne antene su velik otpor gubitaka i mali otpor zračenja. Efektivna visina ovakve antene je samo nekoliko milimetara. Uprkos malom antenskom signalu dobija se zadovoljavajući nivo pobudnog signala, jer dolazi do rezonantnog nadvišenja napona na ulaznom krugu. Feritna antena ima usmjereni prijem, pa se maksimalni napon dobija kad je osa štapa okomita na smjer odašiljača.

Prijemne antene u UKT području

U UKT području upotrebljavaju se podešene antene oblika dipola, savijenog dipola, štap antene i Yagi antene. Pri rezonanciji antenski otpor se sastoji od zbira otpora zračenja i otpora gubitaka.

Efektivna visina dipola je he= . Otpor zračenja zavisi od odnosa /d (d-prečnik štapa). I kreće se oko . Savijeni dipol ima efektivnu visinu he= . Otpor zračenja zavisi od odnosa i d1/d2 (d1 je promjer pomoćnog štapa a d2 promjer štapa dipola) i iznosi oko . Usmjerenost savijenog dipola je ista kao i kod ispruženog dipola.

Ekvivalentna šema ugođene UKT antene

Veću osjetljivost i bolje usmjerenje ima Yagi antena. Ona se sastoji od niza dipola od kojih je samo jedan priljučen na antenski vod, dok su ostali kratko spojeni. U nizu dipola najčešće se na antenski vod priključuje pretposlednji, koji se izvodi kao savijeni dipol. Kratko spojeni dipol koji se nalazi iza savijenog dipola svojim poljem pojačava polje u kome se nalazi savijeni dipol i time se indukuje veći napon u anteni. Zbog toga se taj dipol naziva reflektor. Dipoli ispred aktivnog dipola se nazivaju direktori, i o njihovom broju zavisi antenski dobitak i usmjerenost.