Для чего применяются и чем отличаются активные и пассивные антенны
Благодаря динамичному развитию телевещания в современном мире, наверное, нет такого человека, который бы не сталкивался с антеннами. Для того чтобы смотреть свои любимые телепрограммы в наилучшем качестве пользователю необходимо подключить антенну к своему принимающему оборудованию. И тут встает вопрос: какую антенну выбрать, активную или пассивную? В данной статье мы максимально подробно рассмотрим особенности каждой антенны, а также сферу их применения. Но прежде всего, необходимо дать развернутое определение самому термину «антенна» и кратко описать историю создания.
Радиолокационная антенна является очень важным и дорогостоящим компонентом радара. Он выполняет следующие функции. Опосредует передачу энергии электромагнитных волн между волноводами приемопередающего устройства и свободным пространством; концентрирует излучаемую энергию по направлению к цели; получает энергию, отраженную мишенью по направлению к радару; участвует в измерении направления, с которого поступает сигнал эха, для определения азимутального угла, угла фасада или того и другого; действует как пространственный фильтр, разделяя отдельные объекты в пространстве и отфильтровывая нежелательные сигналы, поступающие из направлений, отличных от направления диаграммы направленности основного луча; обеспечивает необходимый охват пространства вокруг радара; обычно устанавливает время между последовательными наблюдениями за мишенью. Радарные антенны относятся к группе апертурных антенн.
Специальное устройство, основной задачей которого является прием или излучение радиоволн. Она преобразует колебания электрического тока в радиоволну или наоборот. Как видно из определения, антенны могут работать на прием, на передачу или на прием-передачу. Самая простая схема работы антенны выглядит следующим образом: телевизионное или радиоустройство продуцирует сигнал, который усиливается и переводится на передающую антенну. Антенна, в сою очередь, распространяет данный сигнал в виде радиоволн. В процессе распространения волны достигают приемных антенн, которые фиксируют их и передают на обработку с последующим выводом на конченые устройства в формате исходного сигнала. Каждый этап работы антенны может сопровождать определенными помехами, возникающими из-за других источников излучения или же особенностей рельефа местности.
Определенная группа антенн характеризуется четко выделенной поверхностью, называемой апертурой, через которую электромагнитная волна переходит из свободного пространства в линию передачи. Наиболее известными антеннами этого типа являются рупорная антенна и параболическая антенна.
Важным параметром каждой апертурной антенны является ее эффективная поверхность. Коэффициент ν называется коэффициентом использования апертуры. Для антенн с размером, значительно большим, чем длина волны, и такие антенны включают в себя радиолокационные антенны, этот коэффициент не превышает. При оптимальном распределении поля в антенне и согласовании импеданса можно предположить, что.
Создателем антенн был прославленный немецкий физик. Именно он в 1888 году изготовил первое подобное устройство для того чтобы подтвердить наличие электромагнитных волн. Конечно, с того времени антенны существенно изменились как внешне, так и функционально. Сегодня мы коснемся только классификации по уровню активности антенны, хотя различных типов и видов антенн довольно большое количество.
Характеристики излучения передающей антенны или характеристики приема приемной антенны одинаковы, она называется принцип обратимости. Характеристики антенны определяют его способность концентрировать излучаемую электромагнитную энергию в определенном направлении или способность нацеливать ее в направлении.
Характеристики антенны - это геометрическое место точек в пространстве с той же интенсивностью электромагнитного поля, излучаемого антенной. Это трехмерное твердое тело, но для практических целей удобно рассматривать его два поперечных сечения в двух взаимно перпендикулярных плоскостях. Обычно это говорит об азимутах и характеристиках высоты. Поперечные сечения характеристик изображены в полярной или прямоугольной системе координат, что является более удобным и практичным, поскольку график можно расширить, чтобы воспроизвести мелкие детали.
Пассивная антенна принимает все сигналы только за счет особенностей своей формы. В ней нет никаких дополнительных усилительных устройств и прочего электрооборудования. Исходя из этого, можно заключить, что сила приема напрямую зависит от площади устройства. обладает следующими преимуществами:
Во втором случае угол измеряется по горизонтальной оси и относительный уровень излучения относительно максимального излучения на вертикальной оси. 
Идеальная направленная антенна, то есть излучаемая в определенном телесном угле с той же интенсивностью и не излучающая ничего выше этого угла, не может быть реализована на практике. Фактическая направленная антенна имеет диаграмму направленности излучения, которая отличается от идеального появления двух эффектов. Прежде всего, нет четкого предела радиационного сектора, а интенсивность излучения более или менее плавно уменьшается с увеличением угла между осью пучка и заданным направлением.
Если вы уже воодушевились и принялись мастерить пассивную антенну, не спешите. также обладает и рядом минусов:
Во-вторых, помимо луча, в котором сосредоточена наибольшая часть излучаемой энергии, так называемый боковые лепестки, то есть дополнительные направления излучения. Поскольку цель состоит в том, чтобы минимизировать излучение в боковых лепестках, их уровень иногда на 2 или 3 порядка меньше основной брошюры. Чтобы проиллюстрировать их, вертикальная ось характеристического графика часто масштабируется в децибелах.
Ширина луча в данной плоскости представляет собой угол основного листа, расположенный между направлениями, в которых интенсивность электромагнитного поля падает на 3 дБ. Направленное усиление является мерой направленности антенны. Является ли число раз необходимо увеличивать мощность, излучаемую антенной изотропным, то есть. Излучаемая одинаково во всех направлениях, чтобы достичь определенной точки в пространстве, то же напряженность поля, которая производит направленную антенну на ее направлении максимального излучения.
Следует помнить, что пассивная антенна может быть установлена как дома (внутри помещения), так и на улице. Естественно, при выборе антенны сразу стоит учитывать место монтажа.
Направленное усиление для приема можно интерпретировать как «направленную чувствительность» антенны. В радиолокации понятие направленного усиления обычно используется для процесса вещания и приема. Радарные антенны часто имеют направленное усиление в несколько сотен или даже несколько тысяч.
Отражающие антенны доминируют в радарах с начала радиолокации из-за их низких издержек производства и удовлетворительных параметров. Эти антенны состоят только из двух элементов, а именно отражателя, являющегося секцией вращающегося параболоида и излучающего элемента, размещенного в фокусе параболоида.
Подводя итоги, можно сказать, что пассивная антенна оправдывает свою установку в зоне с хорошим сигналом, где не требуется дополнительное усиление. Наиболее часто пассивная антенна используется в городских квартирах.
В конструкции активной антенны
в обязательном порядке присутствует дополнительное устройство, которое усиливает принимаемый сигнал и подает его на приемник. Это могут быть различного рода декодеры, подавители, усилители и тд. Данное устройство может быть уже интегрировано в антенну или же крепиться на ее поверхности. Для его работы необходимо стандартное питание 220В, получаемое либо от розетки, либо от аккумуляторной батареи.
Парабола, благодаря своим свойствам, является очень хорошим отражателем и стала основой многих радиолокационных антенн. Два геометрических свойства параболы позволяют фокусировать излучаемую энергию. На рисунке показано, что эта линия перпендикулярна оси симметрии параболы, называемой осью параболы. Во-вторых, касательные к параболе в любой точке образуют равные углы φ с прямой, проходящей через эту точку, и фокусируют и с прямой, параллельной оси параболы. С другой стороны, из этого следует, что лучи, движущиеся из фокуса и отражающиеся в любой точке параболы, будут параллельны своей оси после отражения, согласно принципу, что угол отражения равен углу падения.
Активная антенна может похвастаться следующими плюсами:
Казалось бы, активная антенна – это оптимальный вариант принимающего устройства. Не спорим, она действительно намного опередила свою «пассивную» сестру. Но вслед за неоспоримыми преимуществами идет и несколько минусов:
В первой собственности очевидно, однако, что волна лба сферическая, испускаемого в фокусе после отражения от параболического преобразования в волну с плоской контактной поверхностью, так как общее расстояние, пройденное любого луча от фокальной точки к фронту плоской волны у «- у» равна расстоянию между рулевым колесом и головкой волны, то есть независимо от точки, в которой луч попадает на параболу, всегда один и тот же путь к лбу плоской волны. Разумеется, парабола представляет собой двумерную линию кривой, а отражатель антенны представляет собой трехмерную поверхность, называемую вращательным параболоидом.
Активная антенна – верное решение
для территорий со слабым сигналом, например для сельской или лесной местности.
Эта поверхность возникает в результате вращения параболы вокруг оси на полный угол и сохраняет свойства, описанные выше. Если он «подсвечивается» источником, помещенным в фокус, параболоид образует симметричный сигарообразный луч, также называемый штыревым или пучковым лучом. Ширина луча Θ в вертикальной и горизонтальной плоскостях одинакова и приблизительно равна.
Луч привязанной используется в радиолокационного слежения, в то время как в случае радиолокационного наблюдения, в которой пространство поиска осуществляется путем поворота антенны, наиболее желательным является широкий луч в вертикальной плоскости и узкой в горизонтальной плоскости, в польской литературе под названием «плавник» на английском языке - «Луч вентилятора», то есть форма лопасти вентилятора. Мы получим пучок этой формы, если отражатель не является круговым, а эллиптическим сегментом параболоида, то есть горизонтальное распространение антенны во много раз больше, чем вертикальное.
Наверняка каждый, кому приходилось выбирать ту или иную антенну – будь то телевизионная или радио – сталкивался с такими понятиями, как активная и пассивная антенна. И многие при этом вставали в тупик: чем же они отличаются друг от друга и какую, собственно говоря, лучше выбрать?..
Особенностью любой пассивной антенны является то, что она улавливает и принимает сигнал исключительно за счет своей геометрии (формы). Соответственно, чем больше площадь такой антенны, тем увереннее будет сигнал.
Техническая документация радиолокационной станции часто включает в себя график характеристик антенны в вертикальной плоскости. Эта диаграмма, известная на английском языке как «Вертикальная диаграмма охвата», иллюстрирует диапазон радара и является одной из мер, используемых производителями для показа производительности определенного типа радара. Конечно, фактическая радар производительность развивалась в другом положении, не обязательно соответствует тому, что показывает график в связи с разнообразием рельефа местности, наличия препятствий, например, горы, холмы, высокие деревья, здания и т.д. таким образом, каждый радар земля после развития происходит процесс, называемый.
Однако имеются у пассивной антенны и недостатки:
Полет и, несмотря на название, не летный радар, а самолет, предназначенный для определения реальных диапазонов радиолокационных станций на разных высотах и азимутальных углах. 
На рисунке показано, что верхний предел угла возвышения характеристической кривой далек от 90 градусов; как правило, 30-40 градусов. Предполагая, что верхний предел является прямой линией, если радиолокационная антенна во время ее работы вращается на 360 градусов, эта линия будет окружать конус в пространстве, внутри него радар практически не может обнаружить объект, отсюда и название: мертвый конус.
Таким образом, пассивную антенну рекомендуется устанавливать лишь там, где располагается зона довольно уверенного сигнала и нет необходимости в дополнительном его усилении. Пассивная антенна бывает как внутреннего, так и наружного типа. Как правило, ее устанавливают в квартирах, расположенных в черте города, где уровень сигнала обычно довольно высокий. Однако на загородных участках, на трассах и т.д. обычно применяют активные антенны.
Есть поговорка: под фонарем она самая темная. Радиолокация еще хуже - и темно под фонарем! Из приведенного выше графика можно сделать вывод, что диаграмма направленности антенны в вертикальной плоскости симметрична, как в горизонтальной плоскости, а искажения, вызванные присутствием Земли, «слегка» лишают ее симметрии. Нет смысла тратить энергию, излучая ее в космос. Лучше направить его на обнаружение удаленных воздушных объектов и обнаружить близлежащие объекты, но летать на одинаковых высотах, т.е. при более высоких углах места, меньше меньше.
Особенностью же антенны активного типа является то, что пойманный сигнал проходит через специальные преобразующие устройства и лишь затем – непосредственно на приемное оборудование. В качестве преобразующих устройств могут выступать всевозможные усилители, подавители помех, декодеры и т.д.
Лучше всего управлять электромагнитным полем в вертикальной плоскости так, чтобы плоскость, приближающаяся к радару на постоянной высоте, излучалась с одинаковой энергией во всем диапазоне расстояний в пределах своего диапазона обнаружения. 
Для поддержания этой взаимосвязи характеристик антенны в вертикальной плоскости должны быть сформированы таким образом, что сигнал, пропорциональный напряженности поля на угол возвышения Косеканс, и потому, что сила сигнала пропорциональна квадрату расстояния, наклоненной, сила пропорциональна квадрату угла места косеканс - что объясняет это странное имя, указанное в названии выше.
Такие устройства могут быть смонтированы как непосредственно на самой антенне, так и вне ее. Подпитываются они обычно через бытовую электрическую сеть, но в отдельных случаях может быть организован и автономный источник питания в виде аккумуляторов или батареек.
Преимущества активных антенн:
В то же время, недостатками активных антенн можно считать:
Основным отличием активной и пассивной антенн можно считать наличие или отсутствие дополнительного электронного оборудования , которое усиливает сигнал и подавляет шумы.
Как следствие, активные и пассивные антенны различаются по способу монтажа, требованиям к наличию источника питания, а также квалификации мастера, который производит установку антенны. Если пассивную может обустроить практически любой человек, то для корректной установки, настройки и отладки антенны активного типа может быть привлечен в большинстве случаев лишь квалифицированный специалист.
