1. Вступ до антен
Антена — це перехідна структура між вільним простором та лінією передачі, як показано на рисунку 1. Лінія передачі може мати форму коаксіальної лінії або порожнистої трубки (хвилеводу), яка використовується для передачі електромагнітної енергії від джерела до антени або від антени до приймача. Перша є передавальною антеною, а друга — приймальною.антена.
Рисунок 1. Шлях передачі електромагнітної енергії
Передача антенної системи в режимі передачі, показаному на рисунку 1, представлена еквівалентом Тевеніна, як показано на рисунку 2, де джерело представлено ідеальним генератором сигналів, лінія передачі представлена лінією з характеристичним опором Zc, а антена представлена навантаженням ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Опір навантаження RL представляє втрати на провідність та діелектричні втрати, пов'язані зі структурою антени, тоді як Rr представляє опір випромінювання антени, а реактивний опір XA використовується для представлення уявної частини імпедансу, пов'язаного з випромінюванням антени. За ідеальних умов вся енергія, що генерується джерелом сигналу, повинна передаватися до опору випромінювання Rr, який використовується для представлення випромінювальної здатності антени. Однак на практиці існують втрати провідника-діелектрика через характеристики лінії передачі та антени, а також втрати, спричинені відбиттям (невідповідністю) між лінією передачі та антеною. Враховуючи внутрішній імпеданс джерела та ігноруючи втрати на лінію передачі та відбиття (невідповідність), максимальна потужність забезпечується антеною при спряженому узгодженні.
Рисунок 2
Через невідповідність між лінією передачі та антеною, відбита хвиля від інтерфейсу накладається на падаючу хвилю від джерела до антени, утворюючи стоячу хвилю, яка відображає концентрацію та накопичення енергії та є типовим резонансним пристроєм. Типова картина стоячої хвилі показана пунктирною лінією на рисунку 2. Якщо антенна система не спроектована належним чином, лінія передачі може значною мірою діяти як елемент накопичення енергії, а не як хвилевід та пристрій передачі енергії.
Втрати, спричинені лінією передачі, антеною та стоячими хвилями, є небажаними. Втрати в лінії можна мінімізувати, вибравши лінії передачі з низькими втратами, тоді як втрати в антені можна зменшити, зменшивши опір втрат, представлений як RL на рисунку 2. Стоячі хвилі можна зменшити, а накопичення енергії в лінії можна мінімізувати, узгодивши імпеданс антени (навантаження) з характеристичним імпедансом лінії.
У бездротових системах, окрім прийому або передачі енергії, зазвичай потрібні антени для посилення випромінюваної енергії в певних напрямках та придушення випромінюваної енергії в інших напрямках. Тому, окрім пристроїв виявлення, антени також повинні використовуватися як спрямовані пристрої. Антени можуть бути різних форм для задоволення конкретних потреб. Це може бути дріт, апертура, патч, елементна збірка (решітка), відбивач, лінза тощо.
У системах бездротового зв'язку антени є одними з найважливіших компонентів. Гарна конструкція антени може знизити системні вимоги та покращити загальну продуктивність системи. Класичним прикладом є телебачення, де прийом мовлення можна покращити за допомогою високопродуктивних антен. Антени для систем зв'язку є тим, чим є очі для людини.
2. Класифікація антен
Рупорна антена — це планарна антена, мікрохвильова антена з круглим або прямокутним поперечним перерізом, яка поступово розширюється на кінці хвилеводу. Це найпоширеніший тип мікрохвильової антени. Її поле випромінювання визначається розміром апертури рупора та типом поширення. Серед них вплив стінки рупора на випромінювання можна розрахувати за допомогою принципу геометричної дифракції. Якщо довжина рупора залишається незмінною, розмір апертури та квадратична різниця фаз збільшуватимуться зі збільшенням кута розкриття рупора, але коефіцієнт підсилення не змінюватиметься з розміром апертури. Якщо потрібно розширити смугу частот рупора, необхідно зменшити відбиття на шийці та апертурі рупора; відбиття зменшуватиметься зі збільшенням розміру апертури. Структура рупорної антени відносно проста, а діаграма спрямованості також відносно проста та легка в управлінні. Вона зазвичай використовується як середньо спрямована антена. Параболічні рефлекторні рупорні антени з широкою смугою пропускання, низькими бічними пелюстками та високою ефективністю часто використовуються в мікрохвильовому релейному зв'язку.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 ГГц)
RM-BDHA1850-20 (18-50 ГГц)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 ГГц)
2. Мікросмужкова антена
Структура мікросмужкової антени зазвичай складається з діелектричної підкладки, випромінювача та заземлювальної площини. Товщина діелектричної підкладки значно менша за довжину хвилі. Тонкий металевий шар у нижній частині підкладки з'єднаний із заземлювальною площиною, а тонкий металевий шар певної форми виготовлений на передній стороні за допомогою фотолітографії у вигляді випромінювача. Форму випромінювача можна змінювати різними способами відповідно до потреб.
Розвиток технології мікрохвильової інтеграції та нових виробничих процесів сприяв розвитку мікросмужкових антен. Порівняно з традиційними антенами, мікросмужкові антени не тільки мають малі розміри, легку вагу, низький профіль, прості в адаптації, але й прості в інтеграції, низьку вартість, придатні для масового виробництва, а також мають переваги різноманітних електричних властивостей.
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 ГГц)
RM-MA25527-22 (25,5-27 ГГц)
Щілинна хвилеводна антена — це антена, яка використовує прорізи в хвилеводній структурі для досягнення випромінювання. Зазвичай вона складається з двох паралельних металевих пластин, що утворюють хвилевід з вузьким зазором між двома пластинами. Коли електромагнітні хвилі проходять через зазор хвилеводу, виникає явище резонансу, тим самим генеруючи сильне електромагнітне поле поблизу зазору для досягнення випромінювання. Завдяки своїй простій структурі, щілинна хвилеводна антена може досягати широкосмугового та високоефективного випромінювання, тому вона широко використовується в радарах, зв'язку, бездротових датчиках та інших галузях у діапазонах мікрохвильових та міліметрових хвиль. Її переваги включають високу ефективність випромінювання, широкосмугові характеристики та хорошу здатність до перешкод, тому її віддають перевагу інженери та дослідники.
RM-PA7087-43 (71-86 ГГц)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 ГГц)
RM-SWA910-22 (9-10 ГГц)
Біконічна антена – це широкосмугова антена з біконічною структурою, яка характеризується широкою частотною характеристикою та високою ефективністю випромінювання. Дві конічні частини біконічної антени симетричні одна до одної. Завдяки цій структурі можна досягти ефективного випромінювання в широкому діапазоні частот. Зазвичай вона використовується в таких галузях, як спектральний аналіз, вимірювання випромінювання та випробування на електромагнітну сумісність (ЕМС). Вона має хороше узгодження імпедансу та характеристики випромінювання і підходить для застосувань, які потребують охоплення кількох частот.
РМ-BCA2428-4 (24-28 ГГц)
RM-BCA218-4 (2-18 ГГц)
Спіральна антена — це широкосмугова антена зі спіральною структурою, яка характеризується широкою частотною характеристикою та високою ефективністю випромінювання. Спіральна антена досягає поляризаційного рознесення та широкосмугових характеристик випромінювання завдяки структурі спіральних котушок і підходить для радіолокаційних систем, супутникового зв'язку та бездротових систем зв'язку.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 ГГц)
RM-PSA218-2R (2-18 ГГц)
Щоб дізнатися більше про антени, відвідайте:
Час публікації: 14 червня 2024 р.
