что такое полоса пропускания антенны
Полоса пропускания
Полоса пропускания (прозрачности) — диапазон частот, в пределах которого амплитудно-частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического, оптического или механического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения его формы. Иногда, вместо термина «полоса пропускания», используют термин «эффективно передаваемая полоса частот (ЭППЧ)». В ЭППЧ сосредоточена основная энергия сигнала (не менее 90%). Этот диапазон частот устанавливается для каждого сигнала экспериментально в соответствии с требованиями качества.
Содержание
Основные параметры полосы пропускания
Основные параметры, которые характеризуют полосу пропускания частот — это ширина полосы пропускания и неравномерность АЧХ в пределах полосы.
Ширина полосы
Ширина полосы обычно определяется как разность верхней и нижней граничных частот участка АЧХ, на котором амплитуда колебаний 
(или 
для мощности) от максимальной. Этот уровень приблизительно соответствует −3 дБ.
Ширина полосы пропускания выражается в единицах частоты (например, в Гц).
Расширение полосы пропускания позволяет передать большее количество информации.
Неравномерность АЧХ
Неравномерность АЧХ характеризует степень её отклонения от прямой, параллельной оси частот.
Неравномерность АЧХ выражается в децибелах.
Ослабление неравномерности АЧХ в полосе улучшает воспроизведение формы передаваемого сигнала.
Конкретные примеры
В теории антенн полоса пропускания — диапазон частот, при которых антенна работает эффективно, обычно окрестность центральной (резонансной) частоты. Зависит от типа антенны, ее геометрии. На практике полоса пропускания обычно определяется по уровню КСВ (коэффициента стоячей волны). КСВ МЕТР
В оптике полоса пропускания — это величина, обратная к величине уширения импульса при прохождении им по оптическому волокну расстояния в 1 км. [источник не указан 1309 дней]
Поскольку даже самый лучший монохроматичный лазер всё равно излучает некоторый спектр длин волн, дисперсия приводит к уширению импульсов при распространении по волокну и тем самым порождает искажения сигналов. При оценке этого пользуются термином полоса пропускания. Измеряется полоса пропускания (в данном случае) в МГц/км. [источник не указан 1309 дней]
Из определения полосы пропускания видно, что дисперсия накладывает ограничение на дальность передачи и на верхнюю частоту передаваемых сигналов.
См. также
Примечания
Полезное
Смотреть что такое «Полоса пропускания» в других словарях:
полоса пропускания — диапазон частот, в пределах которого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустического, радиотехнического или оптического устройства от их частоты достаточно слаба, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения. Ширину… … Энциклопедический словарь
полоса пропускания — 1. Ширина частотного спектра сигнала между верхней и нижней частотами среза 2. Интервал частот, заключенный между двумя частотами среза, в пределах которого модуль коэффициента передачи системы составляет не менее 0,707 от максимального значения… … Справочник технического переводчика
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — диапазон частот, в пределах которого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустического, радиотехнического или оптического устройства от их частоты достаточно слаба, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного искажения. Ширину… … Большой Энциклопедический словарь
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — область частот, в к рой колебания, проходящие через радиотехн., акустич., оптич. и др. устройства, изменяют свою амплитуду и др. параметры в установленных границах. Для электрич. цепей в пределах П. п. сопротивление цепи (в зависимости от её… … Физическая энциклопедия
полоса пропускания — praleidžiamoji juosta statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. pass band; pass range; passband; transmission band vok. Durchlaßband, n; Durchlaßbereich, m rus. полоса пропускания, f pranc. bande de transmission, f; bande passante, f; passe … Automatikos terminų žodynas
полоса пропускания — praleidžiamoji juosta statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. pass band; transmission band vok. Durchlaßband, n; Durchlaßbereich, n rus. полоса пропускания, f pranc. bande passante, f … Fizikos terminų žodynas
Полоса пропускания — частот, диапазон частот, в пределах которого Амплитудно частотная характеристика (АЧХ) акустического, радиотехнического или оптического устройства достаточно равномерна для того, чтобы обеспечить передачу сигнала без существенного… … Большая советская энциклопедия
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — частот (в радиотехнике и электросвязи) интервал частот, в пределах к рого отношение амплитуды колебаний на выходе электрич. цепи (фильтра, усилителя и др.) к амплитуде колебаний на её входе не опускается ниже определённого уровня, обычно 1 3 дБ… … Большой энциклопедический политехнический словарь
ПОЛОСА ПРОПУСКАНИЯ — диапазон частот, в пределах к рого зависимость амплитуды колебаний на выходе акустич., радиотехн. или оптич. устройства от их частоты достаточно слаба, чтобы обеспечить передачу сигнала без существ, искажения. Ширину П. п. выражают в Гц,… … Естествознание. Энциклопедический словарь
Теория антенн — Основные параметры
Основные параметры связи обсуждаются в этой главе, чтобы иметь лучшее представление о беспроводной связи с использованием антенн. Беспроводная связь осуществляется в форме волн. Следовательно, нам нужно взглянуть на свойства волн в сообщениях.
В этой главе мы обсудим следующие параметры:
Теперь давайте изучим их подробно.
частота
Согласно стандартному определению, «частота повторения волны за определенный период времени называется частотой ».
Проще говоря, частота относится к процессу того, как часто происходит событие. Периодическая волна повторяется через каждые «Т» секунды (период времени). Частота периодической волны является ничем иным, как обратной величиной периода времени (T).
Математическое выражение
Математически это написано так, как показано ниже.
f — частота периодической волны.
Т — период времени, в который волна повторяется.
f — частота периодической волны.
Т — период времени, в который волна повторяется.
Единицы
Приведенный выше рисунок представляет синусоидальную волну, которая представлена здесь для напряжения в милливольтах против времени в миллисекундах. Эта волна повторяется через каждые 2т миллисекунды. Итак, период времени, T = 2t миллисекунд и частота, f = f r a c 1 2 T К Г ц
длина волны
Согласно стандартному определению, «расстояние между двумя последовательными максимальными точками (гребнями) или между двумя последовательными минимальными точками (впадинами) называется длиной волны ».
На следующем рисунке показана периодическая форма волны. Длина волны (λ) и амплитуда обозначены на рисунке. Чем выше частота, тем меньше будет длина волны и наоборот.
Математическое выражение
Формула для длины волны:
l a m b d a = f r a c c f
c — скорость света ( 3 ∗ 10 8 метров в секунду)
c — скорость света ( 3 ∗ 10 8 метров в секунду)
Единицы
Сопротивление импеданса
Согласно стандартному определению, «Приблизительное значение полного сопротивления передатчика, когда оно равно приблизительному значению полного сопротивления приемника, или наоборот, оно называется согласованием полного сопротивления ».
Сопротивление импеданса необходимо между антенной и схемой. Полное сопротивление антенны, линии передачи и схемы должно совпадать, чтобы обеспечить максимальную передачу мощности между антенной и приемником или передатчиком.
Необходимость соответствия
Мощность, излучаемая антенной, будет эффективно излучаться, если полное сопротивление антенны совпадает с полным сопротивлением в свободном пространстве.
Для приемной антенны выходное сопротивление антенны должно совпадать с входным сопротивлением схемы усилителя приемника.
Для антенны передатчика входное сопротивление антенны должно совпадать с выходным сопротивлением усилителя передатчика, а также с сопротивлением линии передачи.
Мощность, излучаемая антенной, будет эффективно излучаться, если полное сопротивление антенны совпадает с полным сопротивлением в свободном пространстве.
Для приемной антенны выходное сопротивление антенны должно совпадать с входным сопротивлением схемы усилителя приемника.
Для антенны передатчика входное сопротивление антенны должно совпадать с выходным сопротивлением усилителя передатчика, а также с сопротивлением линии передачи.
Единицы
КСВН и отраженная мощность
Согласно стандартному определению, «отношение максимального напряжения к минимальному напряжению в стоячей волне известно как коэффициент напряжения в стоячей волне ».
Если импеданс антенны, линии передачи и схемы не совпадают друг с другом, то мощность не будет излучаться эффективно. Вместо этого часть силы отражается обратно.
Идеальное значение КСВН должно составлять 1: 1 для эффективного излучения.
Отраженная мощность — это мощность, потраченная вперёд. Как отраженная мощность, так и КСВН указывают на одно и то же.
Идеальное значение КСВН должно составлять 1: 1 для эффективного излучения.
Отраженная мощность — это мощность, потраченная вперёд. Как отраженная мощность, так и КСВН указывают на одно и то же.
Пропускная способность
Согласно стандартному определению, «полоса частот в длине волны, заданная для конкретной связи, называется полосой пропускания ».
Сигнал, когда передается или принимается, осуществляется в диапазоне частот. Этот конкретный диапазон частот выделен конкретному сигналу, так что другие сигналы могут не мешать его передаче.
Полоса пропускания — это полоса частот между верхними и нижними частотами, по которой передается сигнал.
Однажды выделенная полоса пропускания не может быть использована другими.
Весь спектр делится на полосы пропускания для распределения между разными передатчиками.
Полоса пропускания — это полоса частот между верхними и нижними частотами, по которой передается сигнал.
Однажды выделенная полоса пропускания не может быть использована другими.
Весь спектр делится на полосы пропускания для распределения между разными передатчиками.
Процент пропускной способности
Согласно стандартному определению, «отношение абсолютной полосы пропускания к центральной частоте этой полосы пропускания можно назвать процентной шириной полосы ».
Более высокие и более низкие частоты обозначены как f H и f L соответственно.
Абсолютная ширина полосы определяется как f H — f L.
Более высокие и более низкие частоты обозначены как f H и f L соответственно.
Абсолютная ширина полосы определяется как f H — f L.
Математическое выражение
Процентная полоса пропускания рассчитывается для того, чтобы узнать, сколько частотных колебаний может обрабатывать компонент или система.
P e r c e n t a g e b a n d w i d t h = f r a c a b s o l u t e b a n d w i d t h ц е н т р а л ь н а я ч а с т о т а = f r a c f H − f L f c
f H — более высокая частота
f L — более низкая частота
f c — центральная частота
f H — более высокая частота
f L — более низкая частота
f c — центральная частота
Чем выше процентная полоса пропускания, тем шире будет полоса пропускания канала.
Интенсивность излучения
« Интенсивность излучения определяется как мощность на единицу телесного угла»
Излучение, испускаемое антенной, которая является более интенсивной в определенном направлении, указывает на максимальную интенсивность этой антенны. Излучение излучения в максимально возможной степени является ничем иным, как интенсивностью излучения.
Математическое выражение
Интенсивность излучения получается умножением мощности, излучаемой на квадрат радиального расстояния.
U = r 2 t i m e s W r a d
U — интенсивность излучения
r — радиальное расстояние
W рад — мощность, излучаемая.
U — интенсивность излучения
r — радиальное расстояние
W рад — мощность, излучаемая.
Единицы
Что такое полоса пропускания антенны
Параметры и характеристики приемных антенн
Вопросы проектирования, изготовления и использования антенн для диапазонов длинных (ДВ), средних (СВ), и коротких (KB) волн содержат значительно меньше проблем, чем антенн для диапазона УКВ, особенно телевизионных. Дело в том, что в диапазонах ДВ, СВ, KB передатчики, как правило, обладают большой мощностью, распространение радиоволн этих диапазонов связано с большими значениями дифракции и рефракции в атмосфере, и приемные устройства обладают высокой чувствительностью.
При передаче и приеме сигнала в диапазоне УКВ и в частности телевизионного сигнала обеспечение необходимых значений этих параметров вызывает ряд трудностей, а именно: достижение мощностей телевизионных передатчиков, таких как радиовещательных, оказалось пока невозможным; явления дифракции и рефракции в диапазоне УКВ незначительны; чувствительность телевизионного приемника ограничена уровнем его собственных шумов и составляет из-за необходимости приема широкополосного сигнале примерно 5 мкВ. Поэтому для получения на экране телевизора высокого уровня изображения уровень входного сигнала должен быть не менее 100 мкВ. Однако из-за небольшой мощности передатчика и худших условий распространения радиоволн напряженность электромагнитного поля в точке приема оказывается невысокой. Отсюда возникает одно из главных требований, предъявляемых к телевизионной антенне: при данной напряженности поля в точке приема антенна должна обеспечить необходимое напряжение сигнала для нормальной работы телевизионного приемника.
Приемная антенна представляет собой одиночный провод или систему проводов, предназначенных для преобразования энергии электромагнитных волн в энергию токов высокой частоты. Параметры антенн при работе на прием и на передачу идентичны, поэтому можно применять принцип взаимности антенных устройств, дающих возможность некоторые характеристики и параметры антенн определять в режиме передачи, а другие в режиме приема.
Радиоволны, попадая на окружающие предметы, наводят в них электрические токи высокой частоты. Последние создают электромагнитное поле, и происходит отражение электромагнитной волны. Антенна принимает как прямые, так и отраженные радиоволны, которые приводят к искажению изображения на экране телевизора.
Экспериментальные исследования показали, что при использовании вертикальной поляризации к месту приема приходит значительно больше отраженных волн, чем при использовании горизонтальной поляризации. Это объясняется тем, что в окружающем пространстве, особенно в городах, имеется множество вертикальных, хорошо отражающих препятствий (здания, столбы, трубы, магниты). При выборе вида поляризации учитываются и свойства антенн. Конструктивно горизонтальные антенны проще вертикальных. Почти все они обладают направленностью в горизонтальной плоскости, что ослабевает прием помех и отраженных волн за счет пространственной избирательности.
Приемные телевизионные антенны должны удовлетворять следующим основным требованиям:
— иметь простую и удобную в эксплуатации конструкцию;
— высокую пространственную избирательность;
— пропускать широкую полосу частот;
— обеспечивать высокое отношение уровня сигнала к уровню помех при приеме;
— обладать слабой зависимостью входного сопротивления и коэффициента усиления от частоты.
Входное сопротивление антенны
Антенна является источником сигнала, который характеризуется электродвижущей силой (ЭДС) и внутренним сопротивлением, которое называется входным сопротивлением антенны. Входное сопротивление определяется отношением направления на зажимах антенны к току на входе фидера. Величину входного сопротивления антенны необходимо знать для того, чтобы правильно согласовать антенну с кабелем и телевизором: только при этом условии на вход телевизора поступает наибольшая мощность. При правильном согласовании входное сопротивление антенны должно равняться входному сопротивлению кабеля, которое, в свою очередь, должно быть равно входному сопротивлению телевизора.
Входное сопротивление антенны имеет активную и реактивную составляющие. Входное сопротивление настроенной в резонанс антенны чисто активно. Оно зависит от типа антенны и ее конструктивных особенностей. Например, входное сопротивление линейного полуволнового вибратора составляет 75 Ом, а петлевого вибратора — около 300 Ом.
Согласование антенны с кабелем-фидером
Согласование антенны с кабелем характеризуется коэффициентом бегущей волны (КБВ). При отсутствии идеального согласования антенны и кабеля имеет место отражение падающей волны (входного напряжения), например, от конца кабеля или другой точки, где его свойство резко меняется. В этом случае вдоль кабеля распространяются в противоположных направлениях падающая и отраженная волны. В тех точках, где фазы обеих волн совпадают, суммарное напряжение максимально (пучность), а в точках, где фазы противоположны, оно минимально (узел).
Коэффициент бегущей волны определяется соотношением:
В идеальном случае КБВ= 1 (когда имеет место режим бегущей волны, т. е. ко входу телевизора передается сигнал максимально возможной мощности, т. к. в кабеле нет отраженных волн). Это возможно при согласовании входных сопротивлений антенны, кабеля и телевизора. В худшем случае (когда Umin=0) КБВ=0 (имеет место режим стоячей волны, то есть амплитуды падающей и отраженной волн равны, и энергия вдоль кабеля не передается).
Коэффициент стоячей волны определяется соотношением:
Коэффициент направленного действия и коэффициент усиления антенны
Приемная ненаправленная антенна принимает сигналы со всех направлений. Направленная приемная антенна обладает пространственной избирательностью. Это имеет важное значение, т. к. при малом уровне направленности поля в месте приема такая антенна увеличивает уровень принимаемого сигнала и ослабляет внешние помехи, приходящие с других направлений.
Коэффициент направленного действия приемной антенны представляет собой число, показывающее, во сколько раз мощность, поступающая на вход телевизора при приеме на направленную антенну, больше мощности, которую можно получить при приеме на ненаправленную антенну (при той же напряженности поля).
Свойства направленности антенны характеризуются диаграммой направленности. Диаграмма направленности приемной антенны представляет собой графическое изображение зависимости напряжения сигнала на входе телевизора от угла поворота антенны в соответствующей плоскости. Эта диаграмма характеризует зависимость ЭДС, наведенной в антенне электромагнитным полем, от направления прихода сигнала. Строится она в полярной или прямоугольной системе координат. На рис. 1, 2 представлены диаграммы направленности антенны типа «волновой канал».
Рис. 1. Диаграмма направленности антенны в полярной системе координат
Диаграммы направленности антенн чаще всего являются многолепестковыми. Лепесток, соответствующий направлению прихода волны при котором в антенне наводится максимальная ЭДС, называется главным. В большинстве случаев диаграмма направленности имеет еще обратный (задний) и боковые лепестки. Для удобства сравнения между собой различных антенн их диаграммы направленности нормируют, т. е. строят в относительных величинах, принимая наибольшую ЭДС за единицу (или за сто процентов).
Основными параметрами диаграммы направленности являются ширина (угол раствора) главного лепестка в горизонтальной и вертикальной плоскостях. По ширине главного лепестка судят о направленных свойствах антенны. Чем эта ширина меньше, тем больше направленность.
Рис. 2. Диаграмма направленности антенны в прямоугольной системе координат
Уровень боковых и задних лепестков характеризует помехозащищенность антенны. Она определяется с помощью коэффициента защитного действия (КЗД) антенны, под которым понимают отношение мощности, выделяемой антенной на согласованной нагрузке при приеме с заднего или бокового направления, к мощности на той же нагрузке при приеме с главного направления.
Часто коэффициент защитного действия выражают в логарифмических единицах — децибелах:
Направленные свойства антенны характеризуются также коэффициентом направленного действия (КНД) — числом, показывающим, во сколько раз мощность сигнала, поступающего на вход телевизора при приеме на данную направленную антенну, больше мощности, которую можно было бы получить при приеме на ненаправленную или направленную эталонную антенну. В качестве эталонной антенны чаще всего используют полуволновый вибратор (диполь), коэффициент направленного действия которого по отношению к гипотетической ненаправленной антенне равен 1,64 (или 2,15 дБ). КНД характеризует предельно возможный выигрыш по мощности, который может дать антенна благодаря своим направленным свойствам в предположении, что в ней полностью отсутствуют потери. В действительности любая антенна обладает потерями и даваемый ею выигрыш по мощности всегда меньше предельно возможного. Реальный выигрыш антенны по мощности относительно гипотетического изотропного излучателя или полуволнового вибратора характеризуется коэффициентом усиления по мощности Кр, который связан с КНД соотношением:
где η — коэффициент полезного действия (КПД) антенн.
КПД антенны характеризует потери мощности в антенне и представляет собой отношение мощности излучения к сумме мощностей излучения и потерь, то есть к полной мощности, которая подводится к антенне от передатчика:
где Pu — мощность излучения, Pn — мощность потерь.
Ширина полосы пропускания антенны
Полоса пропускания приемной телевизионной антенны представляет собой спектр частот, в пределах которого выдержаны все основные значения ее электрических характеристик. Частотная характеристика настроенной антенны подобна резонансной кривой колебательного контура. Поэтому по аналогии с полосой пропускания контура может быть определена и полоса пропускания антенны.
На резонансной (фиксированной) частоте антенна имеет определенную величину входного сопротивления, которое согласуется с сопротивлением нагрузки. За такую частоту обычно принимается средняя частота телевизионного канала, на которой реактивное сопротивление антенны равно нулю. На частотах ниже резонансной она носит емкостной характер, а на частотах выше резонансной — индуктивный.
Таким образом, изменение частоты приводит как к изменению активной составляющей, так и к появлению реактивной составляющей входного сопротивления. Вследствие этого мощность, подводимая к нагрузке, уменьшается.
Особенно это заметно на крайних частотах, наиболее удаленных от резонансной частоты. Допустимо уменьшение мощности не более чем в два раза. Исходя из этого шириной полосы пропускания 2Af считается такой спектр частот вблизи резонансной частоты в пределах которого подводимая к нагрузке мощность уменьшится не более чем в два раза.
Для обеспечения хорошего качества приема антенна должна пропускать весь спектр частот телевизионного сигнала, который для одного канала равен 8 МГц. Качество изображения остается еще достаточно хорошим, если антенна пропускает полосу частот не менее 6 МГц. Дальнейшее сужение полосы частот приводит к ухудшению качества изображения и к потере его четкости. Самый эффективный метод расширения полосы пропускания — уменьшение эквивалентного волнового сопротивления вибратора за счет увеличения его поперечных размеров. Таким путем увеличивается погонная емкость и уменьшается погонная индуктивность вибратора. Кроме всего прочего полоса пропускания антенны ограничивается и полосой пропускания фидера снижения.