Активными антеннами в радиотехнике принято называть устройства, объединяющие собственно антенну и активные элементы усиления, иреобразования или генеращш сигналов. Объединенные функции таких устройств (прием или передача радиоволн и усиление, преобразование или генерация сигналов введенными б антенну активными элементами) не реализуются обычным последовательным соединением ряда функционально законченных узлов, а обеспечиваются электрически единым устройством. Разделение активной антенны на пассивную и активную части невозможно из-за интегрального характера устройства. Это отличает, например, АУ от антенны, соединенной с антенным (предварительным) усилителем, когда выход антенны и вход усилителя согласованы с волновым сопротивлением линии передачи и могут быть соединены линией передачи любой длины. Активная антенна выполняется в виде одного блока. В общем случае это нелинейное и невзаимное устройство.

Интеграция антенн и активных элементов позволяет уменьшить размеры антенн, расширить полосу пропускания электрически коротких антенн, улучшить чувствительность приемных систем (к. п. д. передающих систем), осуществить электронную перестройку антенн (например, управлять диаграммами направленности), осуществить эффективное симметрирование при соединении симметричной антенны с несимметричной линией передачи, улучшить электромагнитную совместимость радиосистем. Во многих случаях активные антенны позволяют реализовать одновременно несколько указанных преимуществ, причем выигрыш, например в габаритах активных антенн, может достигать нескольких десятков по сравнению с пассивными аналогами при сохранении или даже улучшении электрических характеристик (полосы пропускания, чувствительности и т. д.). Преимущества активных антенн обусловили быстрое развитие этого нового направления антенной техники у нас в .стране и за рубежом.

Анализ состояния исследований и разработки активных антенн [1, 2] показывает большое разнообразие их типов и Б то же время произвольность в терминологии и отсутствие определенной классификации. Фактически к настоящему времени можно считать общепринятым лишь сам термин активная антенна , хотя границы его использования трактуются по-разному. Классификация активных антенн рассмотрена в § 1.1. Предварительно же остановимся более подробно на существе интеграции собственно антенны и активного элемента.

Основной задачей интеграции антенн и активных элементов является обеспечение оптимальных связей между ними для достижения той или иной указанной выше цели. С этой точки зрения активная антенна не представляется, на первый взгляд, ничем иным, как давно известным соединением антенны с первым каскадом радиосредства. (К устройствам такого типа можно отнести даже устройство для приема электромагнитных волн А. С. Попова.) Идеи интеграции антенн и активных элементов высказывались еще в 30-х годах, однако уровень развития радиотехники не позволял тогда реализовать их. В дальнейшем был выбран путь раздельного проектирования антенн и входных каскадов приемных (выходных каскадов передающих) устройств. В последние десятилетия исследователи вновь вернулись к идеям интеграции на более высоком уровне, что было обусловлено развитием как техники антенн, так и усилительных приборов. Первые же эксперименты показали, что целенаправленное совместное проектирование собственно антенны и объединенного с ней активного прибора снимает многие ограничения на размеры антенн, полосу пропускания и другие характеристики, т. е. такие ограничения, которые ПОЯВЛЯЛИСЬ и принимались как неизбежные при разнесении антенн и активных элементов и раздельном проектировании.

Таким образом, то, что представляется на первый взгляд лишь более внимательным подходом к известным принципам, на деле является содержанием развития радиотехники. Это доказано в последние 15-20 лет развитием техники активных антенн. Можно сказать, что - новизна этого направления является воплощением диалектического принципа развития одной из идей радиотехники.

Как увидит читатель данной книги, методы анализа и современной теории пассивных антенн и каскадов приемопередатчиков можно использовать и для активных антенн, однако многие результаты анализа, а также основные понятия и термины качественно различны. Например, если в технике пассивных антенн существует такое классическое понятие, как антенна резонансных размеров , то в технике активных антенн это понятие теряет свою -практическую полезносгь. Для активных антенн собственно антенна резонансных размеров для интеграции с активным элементом ничуть не лучше, чем антенна с электрической длиной, например, Ve- Термины резонансный и нерезонансный в технике активных антенн применяются для обозначения других понятий, по сравнению с техникой пассивных антенн. Так, под резонансной АУ понимают такую, в которой осуществляется согласование (по мощности, по коэффициенту шума) между собственно антенной и усилительным прибором, а под нерезонансной-АУ, в которой осуществляется постоянное в широкой полосе частот деление напряжения на входе усилительного прибора.

Несмотря на первые эффективные результаты, техника активных антенн не сразу получила широкое распространение и ее развитие сопровождалось многочисленными дискуссиями [3]. Прошло по . крайней мере 5 лет после реализации цервых конструкций активных антенн, прежде чем они смогли конкурировать с пассивными аналогами и прежде чем им стали уделять достаточно серьезное внимание. Через 10-15 лет, к 1973 г. в эксплуатации находилось уже много тысяч активных антенн [4]. В § 1.2 и 1.3 приводится обзор развития техники активных антенн, который необходим (учитывая новизну этого направления) для последующих разделов книги. Однако прежде чем перейти к этому обзору, целесообразно рассмотреть классификацию активных антенн.

1.1. КЛАССИФИКАЦИЯ АКТИВНЫХ АНТЕНН

Рассматриваемая здесь классификация базируется на анализе большого числа опубликованных в нашей стране и за рубежом работ по активным антеннам, в том числе работ, частично или полностью посвященных вопросам терминологии и классификации [2, 5-9].