1. Wprowadzenie do anten
Antena jest konstrukcją przejściową pomiędzy wolną przestrzenią a linią przesyłową, jak pokazano na rysunku 1. Linia transmisyjna może mieć postać linii koncentrycznej lub pustej rurki (falowodu), która służy do przesyłania energii elektromagnetycznej ze źródła do anteny lub z anteny do odbiornika.Pierwsza jest anteną nadawczą, druga odbiorcząantena.
Rysunek 1 Droga transmisji energii elektromagnetycznej
Transmisja systemu antenowego w trybie transmisji z rysunku 1 jest reprezentowana przez odpowiednik Thevenina, jak pokazano na rysunku 2, gdzie źródło jest reprezentowane przez idealny generator sygnału, linia transmisyjna jest reprezentowana przez linię o charakterystycznej impedancji Zc i antena jest reprezentowana przez obciążenie ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA].Rezystancja obciążenia RL reprezentuje przewodnictwo i straty dielektryczne związane ze strukturą anteny, Rr reprezentuje rezystancję radiacyjną anteny, a reaktancja XA służy do reprezentowania urojonej części impedancji związanej z promieniowaniem anteny.W idealnych warunkach cała energia wytwarzana przez źródło sygnału powinna zostać przeniesiona na rezystancję radiacyjną Rr, która służy do przedstawienia zdolności radiacyjnej anteny.Jednak w zastosowaniach praktycznych występują straty przewodnik-dielektryk wynikające z charakterystyki linii przesyłowej i anteny, a także straty spowodowane odbiciem (niedopasowaniem) pomiędzy linią przesyłową a anteną.Biorąc pod uwagę wewnętrzną impedancję źródła i ignorując straty w linii przesyłowej i odbicia (niedopasowanie), maksymalna moc jest dostarczana do anteny w ramach dopasowania sprzężonego.
Rysunek 2
Z powodu niedopasowania między linią transmisyjną a anteną fala odbita od interfejsu nakłada się na falę padającą ze źródła do anteny, tworząc falę stojącą, która reprezentuje koncentrację i magazynowanie energii i jest typowym urządzeniem rezonansowym.Typowy wzór fali stojącej pokazano linią przerywaną na rysunku 2. Jeśli system antenowy nie zostanie odpowiednio zaprojektowany, linia przesyłowa może w dużej mierze działać jako element magazynujący energię, a nie jako falowód i urządzenie do przesyłania energii.
Straty powodowane przez linię przesyłową, antenę i fale stojące są niepożądane.Straty w liniach można zminimalizować, wybierając linie przesyłowe o niskich stratach, natomiast straty w antenie można zmniejszyć, zmniejszając rezystancję strat reprezentowaną przez RL na rysunku 2. Fale stojące można zredukować, a magazynowanie energii w linii można zminimalizować, dopasowując impedancję antenę (obciążenie) o impedancji charakterystycznej linii.
W systemach bezprzewodowych, oprócz odbierania lub przesyłania energii, anteny są zwykle wymagane do wzmacniania energii wypromieniowanej w niektórych kierunkach i tłumienia energii wypromieniowanej w innych kierunkach.Dlatego oprócz urządzeń detekcyjnych anteny muszą być stosowane również jako urządzenia kierunkowe.Anteny mogą mieć różne formy, aby spełnić określone potrzeby.Może to być drut, apertura, łatka, zespół elementów (macierz), odbłyśnik, soczewka itp.
W systemach komunikacji bezprzewodowej anteny są jednym z najważniejszych elementów.Dobra konstrukcja anteny może zmniejszyć wymagania systemowe i poprawić ogólną wydajność systemu.Klasycznym przykładem jest telewizja, w której odbiór programów można poprawić, stosując anteny o wysokiej wydajności.Anteny są dla systemów komunikacyjnych tym, czym oczy dla człowieka.
2. Klasyfikacja anten
Antena tubowa jest anteną płaską, anteną mikrofalową o przekroju kołowym lub prostokątnym, która stopniowo otwiera się na końcu falowodu.Jest to najczęściej stosowany typ anteny mikrofalowej.Jego pole promieniowania zależy od wielkości otworu tuby i rodzaju propagacji.Wśród nich wpływ ściany rogu na promieniowanie można obliczyć, korzystając z zasady dyfrakcji geometrycznej.Jeśli długość tuby pozostanie niezmieniona, rozmiar apertury i kwadratowa różnica faz będą rosły wraz ze wzrostem kąta rozwarcia tuby, ale wzmocnienie nie zmieni się wraz z wielkością apertury.Jeśli pasmo częstotliwości tuby wymaga rozszerzenia, konieczne jest zmniejszenie odbić na szyi i otworze tuby;odbicie będzie się zmniejszać wraz ze wzrostem rozmiaru apertury.Konstrukcja anteny tubowej jest stosunkowo prosta, a wzór promieniowania jest również stosunkowo prosty i łatwy do kontrolowania.Jest powszechnie stosowana jako średnia antena kierunkowa.Paraboliczne anteny tubowe z reflektorem o szerokim paśmie, niskich listkach bocznych i wysokiej wydajności są często stosowane w komunikacji mikrofalowej.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70–2,60 GHz)
2. Antena mikropaskowa
Struktura anteny mikropaskowej składa się zazwyczaj z podłoża dielektrycznego, grzejnika i płaszczyzny uziemienia.Grubość podłoża dielektrycznego jest znacznie mniejsza niż długość fali.Cienka warstwa metalu na spodzie podłoża jest połączona z płaszczyzną podłoża, a cienka warstwa metalu o określonym kształcie jest wykonywana na froncie w procesie fotolitografii jako grzejnik.Kształt grzejnika można zmieniać na wiele sposobów, w zależności od potrzeb.
Rozwój technologii integracji mikrofal i nowych procesów produkcyjnych przyczynił się do rozwoju anten mikropaskowych.W porównaniu z tradycyjnymi antenami, anteny mikropaskowe są nie tylko małe, lekkie, niskoprofilowe, łatwe do dostosowania, ale także łatwe w integracji, tanie, odpowiednie do masowej produkcji, a także mają zalety zróżnicowanych właściwości elektrycznych .
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
3. Antena szczelinowa falowodu
Antena szczelinowa falowodu to antena wykorzystująca szczeliny w strukturze falowodu do uzyskania promieniowania.Zwykle składa się z dwóch równoległych metalowych płytek tworzących falowód z wąską szczeliną między dwiema płytkami.Gdy fale elektromagnetyczne przejdą przez szczelinę falowodu, nastąpi zjawisko rezonansu, generując w ten sposób silne pole elektromagnetyczne w pobliżu szczeliny w celu uzyskania promieniowania.Ze względu na prostą konstrukcję antena szczelinowa falowodu może osiągnąć promieniowanie szerokopasmowe i o wysokiej wydajności, dlatego jest szeroko stosowana w radarach, komunikacji, czujnikach bezprzewodowych i innych dziedzinach w pasmach mikrofalowych i fal milimetrowych.Jego zalety obejmują wysoką wydajność promieniowania, charakterystykę szerokopasmową i dobrą zdolność przeciwzakłóceniową, dlatego jest preferowany przez inżynierów i badaczy.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
Antena Biconical to antena szerokopasmowa o konstrukcji biconical, która charakteryzuje się szerokim pasmem przenoszenia i wysoką wydajnością radiacyjną.Dwie stożkowe części anteny dwustożkowej są względem siebie symetryczne.Dzięki tej strukturze można uzyskać efektywne promieniowanie w szerokim paśmie częstotliwości.Jest zwykle stosowany w takich dziedzinach, jak analiza widma, pomiar promieniowania i testowanie EMC (kompatybilności elektromagnetycznej).Ma dobre dopasowanie impedancji i charakterystykę promieniowania i jest odpowiedni do scenariuszy zastosowań, które muszą obejmować wiele częstotliwości.
RM-BCA2428-4(24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
Antena spiralna jest anteną szerokopasmową o konstrukcji spiralnej, która charakteryzuje się szerokim pasmem przenoszenia i wysoką wydajnością radiacyjną.Antena spiralna osiąga różnorodność polaryzacji i charakterystykę promieniowania szerokopasmowego dzięki strukturze cewek spiralnych i nadaje się do systemów radarowych, komunikacji satelitarnej i komunikacji bezprzewodowej.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
Więcej informacji na temat anten można znaleźć na stronie:
Czas publikacji: 14 czerwca 2024 r
