1. Wprowadzenie do anten
Antena to struktura przejściowa między przestrzenią swobodną a linią transmisyjną, jak pokazano na rysunku 1. Linia transmisyjna może mieć formę linii współosiowej lub pustej rury (falowodu), która służy do przesyłania energii elektromagnetycznej ze źródła do anteny lub z anteny do odbiornika. Pierwsza jest anteną nadawczą, a druga odbiorczą.antena.
Rysunek 1. Droga przesyłu energii elektromagnetycznej
Transmisja systemu antenowego w trybie transmisji z Rysunku 1 jest reprezentowana przez ekwiwalent Thevenina, jak pokazano na Rysunku 2, gdzie źródło jest reprezentowane przez idealny generator sygnału, linia transmisyjna jest reprezentowana przez linię o impedancji charakterystycznej Zc, a antena jest reprezentowana przez obciążenie ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Rezystancja obciążenia RL reprezentuje straty przewodzenia i dielektryczne związane ze strukturą anteny, podczas gdy Rr reprezentuje rezystancję promieniowania anteny, a reaktancja XA jest używana do reprezentowania urojonej części impedancji związanej z promieniowaniem anteny. W idealnych warunkach cała energia generowana przez źródło sygnału powinna zostać przeniesiona na rezystancję promieniowania Rr, która jest używana do reprezentowania zdolności radiacyjnej anteny. Jednak w praktycznych zastosowaniach występują straty przewodnikowo-dielektryczne ze względu na charakterystykę linii transmisyjnej i anteny, a także straty spowodowane odbiciem (niedopasowaniem) między linią transmisyjną a anteną. Biorąc pod uwagę impedancję wewnętrzną źródła i ignorując straty linii transmisyjnej oraz straty odbicia (niedopasowania), maksymalna moc jest dostarczana do anteny przy dopasowaniu sprzężonym.
Rysunek 2
Z powodu niedopasowania między linią transmisyjną a anteną, fala odbita z interfejsu jest nakładana 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 jest prawidłowo zaprojektowany, linia transmisyjna może w dużej mierze działać jako element magazynujący energię, a nie jako falowód i urządzenie do przesyłu energii.
Straty spowodowane przez linię transmisyjną, antenę i fale stojące są niepożądane. Straty linii można zminimalizować, wybierając linie transmisyjne o niskich stratach, podczas gdy straty anteny można zmniejszyć, zmniejszając rezystancję strat reprezentowaną przez RL na rysunku 2. Fale stojące można zmniejszyć, a magazynowanie energii w linii można zminimalizować, dopasowując impedancję anteny (obciążenia) do charakterystycznej impedancji linii.
W systemach bezprzewodowych oprócz odbioru lub transmisji energii, anteny są zazwyczaj wymagane do wzmocnienia energii promieniowanej w określonych kierunkach i tłumienia energii promieniowanej w innych kierunkach. Dlatego oprócz urządzeń wykrywających anteny muszą być również używane jako urządzenia kierunkowe. Anteny mogą mieć różne formy, aby spełnić określone potrzeby. Może to być przewód, apertura, łatka, zespół elementów (macierz), reflektor, soczewka itp.
W systemach komunikacji bezprzewodowej anteny są jednym z najważniejszych komponentów. Dobra konstrukcja anteny może zmniejszyć wymagania systemowe i poprawić ogólną wydajność systemu. Klasycznym przykładem jest telewizja, gdzie odbiór transmisji można poprawić, stosując anteny o wysokiej wydajności. Anteny są dla systemów komunikacji tym, czym oczy dla ludzi.
2. Klasyfikacja anten
Antena tubowa jest anteną płaską, anteną mikrofalową o przekroju kołowym lub prostokątnym, która stopniowo otwiera się na końcu falowodu. Jest to najszerzej stosowany typ anteny mikrofalowej. Jej pole promieniowania jest określone przez rozmiar apertury tuby i typ propagacji. Spośród nich wpływ ściany tuby na promieniowanie można obliczyć, stosując zasadę dyfrakcji geometrycznej. Jeśli długość tuby pozostaje niezmieniona, rozmiar apertury i kwadratowa różnica faz wzrosną wraz ze wzrostem kąta otwarcia tuby, ale wzmocnienie nie zmieni się wraz z rozmiarem apertury. Jeśli pasmo częstotliwości tuby musi zostać rozszerzone, konieczne jest zmniejszenie odbicia przy szyjce i aperturze tuby; odbicie zmniejszy się wraz ze wzrostem rozmiaru apertury. Struktura anteny tubowej jest stosunkowo prosta, a wzór promieniowania jest również stosunkowo prosty i łatwy do kontrolowania. Jest ona ogólnie stosowana jako antena kierunkowa o średnim paśmie. Paraboliczne anteny tubowe z reflektorem o szerokim paśmie, niskich listkach bocznych i wysokiej wydajności są często stosowane w komunikacji przekaźnikowej 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, radiatora i płaszczyzny uziemienia. Grubość podłoża dielektrycznego jest znacznie mniejsza niż długość fali. Cienka warstwa metalu na spodzie podłoża jest połączona z płaszczyzną uziemienia, a cienka warstwa metalu o określonym kształcie jest wykonana z przodu za pomocą procesu fotolitografii jako radiator. Kształt radiatora można zmieniać na wiele sposobów, zależnie od wymagań.
Rozwój technologii integracji mikrofalowej i nowych procesów produkcyjnych przyczynił się do rozwoju anten mikropaskowych. W porównaniu z tradycyjnymi antenami, anteny mikropaskowe są nie tylko małe, lekkie, mają niski profil, są łatwe do dopasowania, ale także łatwe do zintegrowania, tanie, nadają się 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, która wykorzystuje szczeliny w strukturze falowodu do uzyskania promieniowania. Zazwyczaj składa się z dwóch równoległych metalowych płyt tworzących falowód z wąską szczeliną między dwiema płytami. Gdy fale elektromagnetyczne przechodzą przez szczelinę falowodu, występuje zjawisko rezonansu, generując w ten sposób silne pole elektromagnetyczne w pobliżu szczeliny w celu uzyskania promieniowania. Ze względu na swoją prostą strukturę antena szczelinowa falowodu może osiągnąć szerokopasmowe i wysokowydajne promieniowanie, dlatego jest szeroko stosowana w radarach, komunikacji, czujnikach bezprzewodowych i innych dziedzinach w pasmach mikrofalowych i milimetrowych. Jej zalety obejmują wysoką wydajność promieniowania, charakterystykę szerokopasmową i dobrą zdolność przeciwzakłóceniową, dlatego jest preferowana przez inżynierów i badaczy.
RM-PA7087-43（71-86GHz）
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
Antena dwustożkowa to szerokopasmowa antena o strukturze dwustożkowej, która charakteryzuje się szeroką odpowiedzią częstotliwościową i wysoką wydajnością promieniowania. Dwie stożkowe części anteny dwustożkowej są symetryczne względem siebie. Dzięki tej strukturze można uzyskać efektywne promieniowanie w szerokim paśmie częstotliwości. Jest ona zwykle stosowana w takich dziedzinach, jak analiza widmowa, pomiar promieniowania i testowanie EMC (kompatybilności elektromagnetycznej). Ma dobre dopasowanie impedancji i charakterystyki promieniowania i nadaje się do scenariuszy zastosowań, które muszą obejmować wiele częstotliwości.
RM-BCA2428-4(24-28GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
Antena spiralna to szerokopasmowa antena o strukturze spiralnej, która charakteryzuje się szeroką odpowiedzią częstotliwościową i wysoką wydajnością promieniowania. Antena spiralna osiąga różnorodność polaryzacji i szerokopasmowe charakterystyki promieniowania dzięki strukturze spiralnych cewek i nadaje się do radarów, komunikacji satelitarnej i systemów komunikacji bezprzewodowej.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R(2-18GHz)
Więcej informacji na temat anten znajdziesz na stronie:
Czas publikacji: 14-06-2024
