antena

antena (engl. antenna, aerial; njem. Antenne; rus. антенна), radiotehnička naprava kojom se elektromagnetska energija vezana za vodiče (linije i valovode) pri odašiljanju zrači u prostor u obliku elektromagnetskoga vala, a pri prijmu obrnuto, elektromagnetska energija iz prostora inducira napon u vodičima. Pretvorba energije u obama slučajevima treba biti sa što većim stupnjem djelovanja. Jednoliko zračilo (izotropni radijator) zamišljena je točkasta antena koja bi jednako zračila u svim smjerovima prostora, ali se ne može tehnički ostvariti. Stvarne antene načinjene su tako da usmjeruju zračenje u prostoru na željeni način. Obje funkcije antena, pretvorba energije i usmjerivanje izražene su u nekom području frekvencija. Razlikuju se uskopojasne ili rezonantne antene koje se rabe za relativno uske, te širokopojasne ili aperiodične antene koje se rabe za relativno široke frekvencijske pojaseve. S obzirom na geometrijski oblik razvrstavaju se na linearne ili žične i površinske. Kako se u strukturu antene ili na njezine stezaljke mogu priključiti aktivni elektronički elementi ili sklopovi kojima se mogu postići dodatne funkcije, razlikuju se pasivne i aktivne antene. Pasivna se antena može rabiti i za odašiljanje i za prijam, a njezine su karakteristike jednake u objema funkcijama. Aktivni elementi redovito propuštaju signal samo u jednom smjeru, pa su aktivne antene ili odašiljačke ili prijamne. Aktivnim se antenama može djelovati na ukupnu temperaturu šuma prijamnoga sustava, što znači da se u određenim frekvencijskim opsezima može znatno povećati osjetljivost sustava. Aktivnim se antenama može oblikovati dijagram zračenja, a rabe se u suvremenim radarima i mobilnim komunikacijama. Elektromagnetski val na velikoj udaljenosti od antene rasprostire se kuglasto, pa se antenu može nadomjestiti točkastim izvorom zračenja. Za mali dio površine te kugle fronta vala je ravna, dakle električno i magn. polje okomiti su međusobno i na smjer rasprostiranja vala. Polarizacija se definira na temelju vremenske promjene vektora el. polja u ravnini okomitoj na smjer rasprostiranja vala. U najopćenitijem slučaju vektor el. polja mijenja i vrijednost i smjer, pa njegov vrh opisuje elipsu i polarizacija je eliptička. Parametri koji jednoznačno određuju polarizaciju jesu aksijalni odnos O_A, tj. omjer velike i male osi elipse, smjer rotacije gledano u smjeru rasprostiranja vala kao desni ili lijevi vijak, te smjer velike osi u odnosu na odabrani koordinatni sustav. Ako se jedna antena rabi za odašiljanje, a druga za prijam i između njih nema prijenosa, onda one imaju ortogonalne polarizacije. To znači da su im aksijalni odnosi isti, smjer rotacije obrnut i smjerovi velikih osi u prostoru pod pravim kutom. Posebne polarizacije su kružna (O_A = 1) i linearna polarizacija (O_A = ∞). U kružnoj postoji lijeva i desna, a u linearnoj horizontalna i vertikalna. Polarizacije unutar svakoga od tih parova međusobno su ortogonalne. Dijagram zračenja antene prikaz je raspodjele gustoće zračene snage antene na površini kugle velika polumjera, tolikoga da se sve točke na površini kugle nalaze u dalekom, tzv. Frauenhoferovu području. Tada se sa promjenom polumjera ne mijenja oblik dijagrama zračenja. U blizini antene dijagram zračenja mijenja oblik, ovisno o polumjeru. Redovito se daje relativan dijagram zračenja, normiran na najjače zračenje (kao jedinica ili u logaritamskom mjerilu kao 0 dB). Obično se mjeri jakost polja, pa su to dijagrami jakosti polja, a ne gustoće snage. Dijagram obično čini niz latica, tako da je latica oko smjera najjačega zračenja glavna, a sve ostale su sekundarne. Karakteristični su parametri dijagrama zračenja smjer najjačega zračenja (Θ₀ i Φ₀), kut usmjerenosti (Θ_D i Φ_D), širina snopa (Θ_n i Φ_n) i potiskivanje sekundarnih latica (s). Kut usmjerenosti prostorni je kut unutar kojega je gustoća snage jednaka ili veća od pola gustoće snage u smjeru najjačega zračenja, tj. ako se prikazuje jakost polja, onda je to E_maks/√2. Usmjerenost antene D omjer je ukupne zračene snage izotropnoga radijatora, čime bi se postigla jednaka gustoća snage koju ima promatrana antena u smjeru najjačega zračenja, i ukupne zračene snage promatrane antene. Dobitak g uzima u obzir i gubitke nastale u anteni s pomoću koeficijenta djelotvornosti k, pa je g = k·D. Efektivna površina prijamne antene omjer je snage apsorbirane na prilagođenu teretu i gustoće snage upadnoga elektromagnetskoga vala na mjestu antene. Sličan parametar je određen za žičane antene, a to je efektivna duljina ili visina koja predstavlja omjer napona na otvorenim stezaljkama antene i jakosti polja na mjestu prijamne antene.