Главная / Статьи / Немного об истории развития антенн

История развития антенной техники

Изобретение проволочного телеграфа в  19 веке было революционным моментом в развитии человечества, связь на большие расстояния довольно быстро перешла из ряда фантастических идей в обыденную практику. Спустя несколько десятков лет благодаря работам Фарадея, Максвелла и других ученых того времени была создана теория, описывающая электромагнитные волны. Прошло еще немного времени, и была осуществлена первая беспроводная радиопередача. При слове “радио” может возникать ассоциация со стареньким FM-приемником или интернет-радиостанцией, диктором или ди-джеем, однако радио — общий термин для беспроводной радиопередачи при помощи радиоволн (электромагнитные волны с длиной волны  от 0.1 миллиметра до 100 км). Таким образом,  мобильная связь, Wi-Fi, спутниковое телевидение  — это все “радио”.

 В наше время связная радиотехника буквально повсюду и важнейшей частью приемопередающей техники является антенна — устройство, предназначенное для излучения и приема радиоволн. В режиме приема антенна преобразует электромагнитную волну, распространяемую в пространстве в электромагнитное колебание, поступающее на приемник. В режиме передачи  энергию поступающего от радиопередатчика электромагнитного колебания преобразуется в распространяющуюся в пространстве электромагнитную волну.  Антенны позволяют распределять излучение в пространстве подходящим нам образом, например, фокусировка излучения в одном определенном направлении или равномерное излучение в плоскости.

На всех этапах эволюции радио развитие антенной техники было тесно связано с развитием теории антенных устройств. Свою первую работу по экспериментальному доказательству существования электромагнитных волн Генрих Герц дополнил теоретическими изысканиями по излучению диполя, который впоследствии использовался Поповым в своих устройствах совместно с приемным контуром. Первые радиопередачи использовали длинные и средние волны, антенны представляли собой систему вертикальных и горизонтальных проводов, расположенных на высоких мачтах.

С середины 20-х годов началось развитие коротковолновой антенной техники, основным элементом которой стал полуволновой вибратор (рис.1). Именно из них стали строиться первые антенные решетки. Коротковолновой диапазон дал возможность применять направленные антенны и повысить эффективность радиосвязи.

Симметричный_вибратор

рисунок 1. Полуволновой вибратор

С середины 30-х годов бурно развивалось антенн УКВ диапазона. Антенны, созданные для работы в сантиметровом и дециметровом диапазоне, не имели  аналогов на коротких волнах. К ним можно отнести зеркальные антенны (рис.2) ( те самые “спутниковые тарелки”) или рупорные антенны (рис.3) . После войны широко развивались радиорелейные линии. В связи с этим требовались антенны и волноводные тракты с неискаженной передачей  широкополосного сигнала и остронаправленного излучения с низким уровнем лепестков диаграммы направленности. Данное открытие спровоцировало дальнейшие аналитические разработки теоретических идей и новых конструкций антенно-волноводного тракта.

supral90

рисунок 2. Зеркальная антенна

рупорная

рисунок 3. Рупорная антенна

В последующих разработках бурно развивались антенны сантиметровых волн.  Этому в большой степени способствовало возникновение радиосвязи с космическими объектами и развитию радиоастрономии. Кроме того развивались новые виды связи, которые использовали рассеяние и отражение радиоволн дециметрового и метрового диапазонов в тропосфере и ионосфере.

Радиолокационная техника требовала развития фазированных антенных решеток (ФАР) Это такие антенные решетки, направление излучения которых регулируется изменением амплитудно-фазового распределения токов или полей возбуждения на излучающих элементах.

Помимо конструкций антенн, которые можно увидеть на крыше домов или в типичном роутере, а также упомянутых выше антенн, можно отметить щелевые и полосковые антенны, фрактальные антенны, MIMO антенны.

Развитие вычислительной техники благотворно повлияло на проектирование антенн, так как использование компьютеров для моделирования условий распространения и получения характеристик антенн стало неотъемлемым этапом их промышленного производства. Однако это не мешает радиолюбителям по всему миру самим делать антенны от простого симметричного вибратора до довольно сложных схем.