1. Az antennák bemutatása
Az antenna egy átmeneti szerkezet a szabad tér és az átviteli vonal között, amint az 1. ábrán látható. Az átviteli vezeték lehet koaxiális vezeték vagy üreges cső (hullámvezető), amely elektromágneses energia továbbítására szolgál egy forrásból. antennára, vagy antennáról vevőre. Az előbbi egy adóantenna, az utóbbi pedig egy vevőantenna.
1. ábra Elektromágneses energiaátviteli út (forrás-átviteli vonal-antennamentes tér)
Az antennarendszer átvitelét az 1. ábra átviteli módjában a 2. ábrán látható Thevenin-ekvivalens ábrázolja, ahol a forrást egy ideális jelgenerátor, az átviteli vonalat pedig egy Zc karakterisztikus impedanciájú vonal képviseli, ill. az antennát egy ZA terhelés képviseli [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Az RL terhelési ellenállás az antenna szerkezetéhez kapcsolódó vezetési és dielektromos veszteségeket, míg az Rr az antenna sugárzási ellenállását, az XA reaktancia pedig az antennasugárzáshoz kapcsolódó impedancia képzeletbeli részét jelenti. Ideális körülmények között a jelforrás által generált összes energiát át kell vinni az Rr sugárzási ellenállásba, amely az antenna sugárzási képességét reprezentálja. A gyakorlati alkalmazásokban azonban előfordulnak vezető-dielektromos veszteségek az átviteli vonal és az antenna jellemzőiből, valamint az átviteli vezeték és az antenna közötti reflexió (nem illesztés) okozta veszteségek. Figyelembe véve a forrás belső impedanciáját, figyelmen kívül hagyva az átviteli vonalat és a reflexiós (nem illesztési) veszteségeket, a maximális teljesítményt az antenna biztosítja a konjugált illesztés alatt.
2. ábra
Az átviteli vonal és az antenna közötti eltérés miatt az interfészről visszavert hullám a forrásból az antennára beeső hullámmal szuperponálva állóhullámot képez, amely energiakoncentrációt és tárolást jelent, és egy tipikus rezonáns eszköz. A 2. ábrán egy tipikus állóhullám-mintát mutat be a szaggatott vonal. Ha az antennarendszert nem megfelelően tervezték meg, az átviteli vezeték nagymértékben energiatároló elemként működhet, nem pedig hullámvezetőként és energiaátviteli eszközként.
A távvezeték, az antenna és az állóhullámok által okozott veszteségek nem kívánatosak. A vonali veszteség minimálisra csökkenthető kis veszteségű átviteli vonalak kiválasztásával, míg az antenna veszteségei csökkenthetők a 2. ábrán látható RL-vel ábrázolt veszteségellenállás csökkentésével. az antenna (terhelés) a vonal karakterisztikus impedanciájával.
A vezeték nélküli rendszerekben az energia vételén vagy továbbításán túlmenően az antennákra általában szükség van a kisugárzott energia növelésére bizonyos irányokban, és elnyomják a kisugárzott energiát más irányokban. Ezért az érzékelő eszközök mellett az antennákat is kell irányítani. Az antennák különféle formákban lehetnek, hogy megfeleljenek az egyedi igényeknek. Ez lehet huzal, nyílás, folt, elemszerelvény (tömb), reflektor, lencse stb.
A vezeték nélküli kommunikációs rendszerekben az antennák az egyik legkritikusabb összetevők. A jó antennakialakítás csökkentheti a rendszerkövetelményeket és javíthatja a rendszer általános teljesítményét. Klasszikus példa erre a televízió, ahol nagy teljesítményű antennák használatával javítható az adásvétel. Az antennák olyanok a kommunikációs rendszerek számára, mint a szemek az emberek számára.
2. Antenna osztályozás
1. Vezetékes antenna
A huzalantennák az egyik legelterjedtebb antennatípus, mert szinte mindenhol megtalálhatók - autókban, épületekben, hajókban, repülőgépekben, űrhajókban stb. Különféle formájú vezetékes antennák léteznek, például egyenes vonalú (dipólus), hurok, spirál, ahogy a 3. ábra mutatja. A hurokantennáknak nemcsak kör alakúaknak kell lenniük. Lehetnek téglalap alakúak, négyzet alakúak, oválisak vagy bármilyen más alakúak. A kör alakú antenna a legelterjedtebb az egyszerű felépítése miatt.
3. ábra
2. Rekeszantennák
Az apertúrás antennák nagyobb szerepet játszanak a bonyolultabb antennaformák iránti növekvő igény és a magasabb frekvenciák kihasználása miatt. Az apertúrás antennák bizonyos formáit (piramis-, kúpos és téglalap alakú kürtantennák) a 4. ábra mutatja be. Ez az antennatípus nagyon hasznos repülőgép- és űrhajó-alkalmazásokhoz, mivel nagyon kényelmesen felszerelhetők a repülőgép vagy űrhajó külső héjára. Ezenkívül dielektromos anyagréteggel is bevonhatók, hogy megvédjék őket a zord környezettől.
4. ábra
3. Microstrip antenna
A mikroszalagos antennák az 1970-es években váltak nagyon népszerűvé, főleg műholdas alkalmazásokhoz. Az antenna egy dielektromos hordozóból és egy fém patchból áll. A fém patch sokféle formájú lehet, és az 5. ábrán látható téglalap alakú patch antenna a leggyakoribb. A Microstrip antennák alacsony profilúak, sík és nem sík felületekre alkalmasak, egyszerű és olcsó a gyártás, merev felületekre szerelve nagy robusztusságúak, és kompatibilisek az MMIC kialakításokkal. Felszerelhetők repülőgépek, űrhajók, műholdak, rakéták, autók és akár mobil eszközök felületére is, és megfelelő kialakításúak.
5. ábra
4. Array Antenna
Előfordulhat, hogy a sok alkalmazás által megkövetelt sugárzási jellemzők egyetlen antennaelemmel sem érhetők el. Az antennatömbök a szintetizált elemek sugárzását egy vagy több meghatározott irányban maximális sugárzás előállítására képesek előállítani, egy tipikus példa a 6. ábrán látható.
6. ábra
5. Reflektor antenna
Az űrkutatás sikere az antennaelmélet gyors fejlődéséhez is vezetett. Az ultra-nagy távolságú kommunikáció szükségessége miatt rendkívül nagy nyereségű antennákat kell használni a jelek továbbítására és fogadására több millió mérföldről. Ebben az alkalmazásban egy általános antennaforma a 7. ábrán látható parabola antenna. Az ilyen típusú antennák átmérője legalább 305 méter, és ilyen nagy méretre van szükség ahhoz, hogy elérjük a több millió jel átviteléhez vagy vételéhez szükséges nagy erősítést. mérföldekre. A reflektor másik formája a sarokreflektor, amint az a 7. (c) ábrán látható.
7. ábra
6. Objektív antennák
A lencséket elsősorban a beeső szórt energia kollimálására használják, hogy megakadályozzák a nemkívánatos sugárzási irányokba való terjedését. A lencse geometriájának megfelelő megváltoztatásával és a megfelelő anyag kiválasztásával a különböző divergens energiákat síkhullámokká alakíthatják. Használhatók a legtöbb alkalmazásban, például parabola reflektor antennákban, különösen magasabb frekvenciákon, és méretük és súlyuk nagyon megnő az alacsonyabb frekvenciákon. Az objektívantennákat építési anyaguk vagy geometriai alakjuk szerint osztályozzák, amelyek közül néhány a 8. ábrán látható.
8. ábra
Ha többet szeretne megtudni az antennákról, látogasson el a következő oldalra:
Feladás időpontja: 2024. július 19
