1. Ievads antenās
Antena ir pārejas struktūra starp brīvu telpu un pārraides līniju, kā parādīts 1. attēlā. Pārraides līnija var būt koaksiālās līnijas vai dobas caurules (viļņvada) formā, ko izmanto elektromagnētiskās enerģijas pārraidīšanai no avota uz antenu vai no antenas uz uztvērēju. Pirmā ir raidošā antena, bet otrā ir uztverošā.antena.
1. attēls. Elektromagnētiskās enerģijas pārraides ceļš
1. attēlā redzamajā pārraides režīmā antenas sistēmas pārraidi attēlo Tevenina ekvivalents, kā parādīts 2. attēlā, kur avotu attēlo ideāls signāla ģenerators, pārraides līniju attēlo līnija ar raksturīgo impedanci Zc, un antenu attēlo slodze ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Slodzes pretestība RL attēlo vadītspējas un dielektriskos zudumus, kas saistīti ar antenas struktūru, savukārt Rr attēlo antenas starojuma pretestību, un reaktīvā pretestība XA tiek izmantota, lai attēlotu antenas starojuma impedances imagināro daļu. Ideālos apstākļos visai signāla avota ģenerētajai enerģijai vajadzētu tikt pārnestai uz starojuma pretestību Rr, kas tiek izmantota, lai attēlotu antenas starojuma spēju. Tomēr praktiskos pielietojumos pastāv vadītāja-dielektriskie zudumi pārraides līnijas un antenas raksturlielumu dēļ, kā arī zudumi, ko rada pārraides līnijas un antenas atstarošana (neatbilstība). Ņemot vērā avota iekšējo impedanci un ignorējot pārraides līnijas un atstarošanas (neatbilstības) zudumus, antenai tiek nodrošināta maksimālā jauda konjugētās saskaņošanas laikā.
2. attēls
Pārraides līnijas un antenas neatbilstības dēļ no saskarnes atstarotais vilnis pārklājas ar no avota uz antenu nākošo vilni, veidojot stāvvilni, kas attēlo enerģijas koncentrāciju un uzkrāšanu un ir tipiska rezonanses ierīce. Tipisks stāvviļņa modelis ir parādīts ar punktētu līniju 2. attēlā. Ja antenas sistēma nav pareizi projektēta, pārraides līnija var lielā mērā darboties kā enerģijas uzkrāšanas elements, nevis kā viļņvads un enerģijas pārraides ierīce.
Pārraides līnijas, antenas un stāvviļņu radītie zudumi ir nevēlami. Līnijas zudumus var samazināt, izvēloties pārraides līnijas ar zemiem zudumiem, savukārt antenas zudumus var samazināt, samazinot zudumu pretestību, kas 2. attēlā attēlota ar RL. Stāvviļņus var samazināt un enerģijas uzkrāšanos līnijā var samazināt, saskaņojot antenas (slodzes) impedanci ar līnijas raksturīgo impedanci.
Bezvadu sistēmās papildus enerģijas uztveršanai vai pārraidīšanai antenas parasti ir nepieciešamas, lai pastiprinātu izstaroto enerģiju noteiktos virzienos un nomāktu izstaroto enerģiju citos virzienos. Tāpēc papildus noteikšanas ierīcēm antenas jāizmanto arī kā virziena noteikšanas ierīces. Antenas var būt dažādās formās, lai apmierinātu īpašas vajadzības. Tas var būt vads, apertūra, plāksteris, elementu komplekts (masīvs), atstarotājs, lēca utt.
Bezvadu sakaru sistēmās antenas ir viens no svarīgākajiem komponentiem. Labs antenas dizains var samazināt sistēmas prasības un uzlabot kopējo sistēmas veiktspēju. Klasisks piemērs ir televīzija, kur apraides uztveršanu var uzlabot, izmantojot augstas veiktspējas antenas. Antenas sakaru sistēmām ir tas pats, kas cilvēkiem ir acis.
2. Antenas klasifikācija
Raga antena ir plaknes antena, mikroviļņu antena ar apaļu vai taisnstūrveida šķērsgriezumu, kas pakāpeniski atveras viļņvada galā. Tas ir visplašāk izmantotais mikroviļņu antenas veids. Tās starojuma lauku nosaka raga apertūras lielums un izplatīšanās veids. Starp tiem, raga sienas ietekmi uz starojumu var aprēķināt, izmantojot ģeometriskās difrakcijas principu. Ja raga garums paliek nemainīgs, apertūras lielums un kvadrātiskā fāzes starpība palielināsies, palielinoties raga atvēruma leņķim, bet pastiprinājums nemainās līdz ar apertūras lielumu. Ja raga frekvenču josla ir jāpaplašina, ir jāsamazina atstarošana no raga kakla un apertūras; atstarošana samazināsies, palielinoties apertūras lielumam. Raga antenas struktūra ir samērā vienkārša, un arī starojuma modelis ir samērā vienkāršs un viegli kontrolējams. To parasti izmanto kā vidēja virziena antenu. Mikroviļņu releju sakaros bieži tiek izmantotas paraboliskās atstarotāja raga antenas ar plašu joslas platumu, zemām sānu daivām un augstu efektivitāti.
RM-DCPHA105145-20 (10,5–14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18–50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70–2,60 GHz)
2. Mikrostripas antena
Mikrostripa antenas struktūra parasti sastāv no dielektriskā substrāta, radiatora un iezemētās plates. Dielektriskā substrāta biezums ir daudz mazāks par viļņa garumu. Substrāta apakšā esošais metāla plānais slānis ir savienots ar iezemēto plati, un priekšpusē, izmantojot fotolitogrāfijas procesu, kā radiators tiek izveidots noteiktas formas metāla plānais slānis. Radiatora formu var mainīt dažādos veidos atbilstoši prasībām.
Mikroviļņu integrācijas tehnoloģiju un jaunu ražošanas procesu attīstība ir veicinājusi mikrostripas antenu attīstību. Salīdzinot ar tradicionālajām antenām, mikrostripas antenas ir ne tikai maza izmēra, vieglas, ar zemu profilu, viegli pielāgojamas, bet arī viegli integrējamas, zemas izmaksas, piemērotas masveida ražošanai, kā arī tām ir daudzveidīgu elektrisko īpašību priekšrocības.
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5–27 GHz)
Viļņvada spraugas antena ir antena, kas izmanto viļņvada struktūras spraugas, lai panāktu starojumu. Tā parasti sastāv no divām paralēlām metāla plāksnēm, kas veido viļņvadu ar šauru atstarpi starp abām plāksnēm. Kad elektromagnētiskie viļņi iziet cauri viļņvada spraugai, rodas rezonanses parādība, tādējādi radot spēcīgu elektromagnētisko lauku spraugas tuvumā, lai panāktu starojumu. Pateicoties vienkāršajai struktūrai, viļņvada spraugas antena var panākt platjoslas un augstas efektivitātes starojumu, tāpēc to plaši izmanto radaros, sakaros, bezvadu sensoros un citās jomās mikroviļņu un milimetru viļņu diapazonos. Tās priekšrocības ietver augstu starojuma efektivitāti, platjoslas raksturlielumus un labu traucējumu novēršanas spēju, tāpēc to iecienījuši inženieri un pētnieki.
RM-PA7087-43 (71–86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9–10 GHz)
Bikoniskā antena ir platjoslas antena ar bikonisku struktūru, kam raksturīga plaša frekvenču reakcija un augsta starojuma efektivitāte. Bikoniskās antenas divas koniskās daļas ir simetriskas viena otrai. Pateicoties šai struktūrai, var panākt efektīvu starojumu plašā frekvenču joslā. To parasti izmanto tādās jomās kā spektra analīze, starojuma mērīšana un EMC (elektromagnētiskās saderības) testēšana. Tai ir laba impedances saskaņošana un starojuma raksturlielumi, un tā ir piemērota lietojumprogrammu scenārijiem, kuros jāaptver vairākas frekvences.
RM-BCA2428-4 (24–28 GHz)
RM-BCA218-4 (2–18 GHz)
Spirālveida antena ir platjoslas antena ar spirālveida struktūru, kam raksturīga plaša frekvenču reakcija un augsta starojuma efektivitāte. Spirālveida antena panāk polarizācijas daudzveidību un platjoslas starojuma raksturlielumus, pateicoties spirālveida spoļu struktūrai, un ir piemērota radariem, satelītu sakariem un bezvadu sakaru sistēmām.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2–18 GHz)
Lai uzzinātu vairāk par antenām, lūdzu, apmeklējiet:
Publicēšanas laiks: 2024. gada 14. jūnijs
