1. Sissejuhatus antennidesse
Antenn on üleminekustruktuur vaba ruumi ja ülekandeliini vahel, nagu on näidatud joonisel 1. Edastusliin võib olla koaksiaalliini või õõnestoru (lainejuhi) kujul, mida kasutatakse elektromagnetilise energia edastamiseks allikast. antennile või antennilt vastuvõtjale. Esimene neist on saateantenn ja teine vastuvõtuantenn.
Joonis 1 Elektromagnetilise energia ülekandetee (allikas-ülekandeliin-antennivaba ruum)
Antennisüsteemi edastus joonisel 1 kujutatud edastusrežiimis on kujutatud Thevenini ekvivalendiga, nagu on näidatud joonisel 2, kus allikat esindab ideaalne signaaligeneraator, ülekandeliin on kujutatud iseloomuliku takistusega Zc joonega ja antenni tähistab koormus ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Koormustakistus RL tähistab antenni konstruktsiooniga seotud juhtivust ja dielektrilisi kadusid, Rr aga antenni kiirgustakistust ja reaktiivtakistust XA kasutatakse antenni kiirgusega seotud impedantsi mõttelise osa tähistamiseks. Ideaalsetes tingimustes tuleks kogu signaaliallika poolt genereeritud energia üle kanda kiirgustakistusele Rr, mida kasutatakse antenni kiirgusvõime esindamiseks. Praktilistes rakendustes esineb aga ülekandeliini ja antenni omadustest tulenevaid juhtme-dielektrilisi kadusid, aga ka ülekandeliini ja antenni peegeldumisest (mitteühildumisest) põhjustatud kadusid. Arvestades allika sisemist impedantsi ja jättes tähelepanuta ülekandeliini ja peegelduskaod (mittevastavus), antakse antennile konjugaadi sobitamise ajal maksimaalne võimsus.
Joonis 2
Edastusliini ja antenni vahelise mittevastavuse tõttu kattub liidesest peegeldunud laine allikast antenni langeva lainega, moodustades seisulaine, mis tähistab energia kontsentratsiooni ja salvestamist ning on tüüpiline resonantsseade. Tüüpilist seisulaine mustrit on kujutatud punktiirjoonega joonisel 2. Kui antennisüsteem ei ole korralikult konstrueeritud, võib ülekandeliin toimida suurel määral energiat salvestava elemendina, mitte lainejuhi ja energiaedastusseadmena.
Ülekandeliinist, antennist ja seisulainetest põhjustatud kaod on ebasoovitavad. Liinikadusid saab minimeerida, valides väikese kadudega ülekandeliinid, samas kui antenni kadusid saab vähendada, vähendades joonisel 2 kujutatud RL-i kaotustakistust. Seisulaineid saab vähendada ja energia salvestamist liinis saab minimeerida, sobitades kaabli takistuse. liini iseloomuliku takistusega antenn (koormus).
Traadita süsteemides on lisaks energia vastuvõtmisele või edastamisele tavaliselt vaja antenne, et suurendada kiirgusenergiat teatud suundades ja summutada kiirgusenergiat teistes suundades. Seetõttu tuleb suunaseadmetena kasutada lisaks tuvastusseadmetele ka antenne. Antennid võivad konkreetsete vajaduste rahuldamiseks olla erineval kujul. See võib olla traat, ava, plaaster, elemendikoost (massiivi), reflektor, lääts jne.
Traadita sidesüsteemides on antennid üks kriitilisemaid komponente. Antenni hea disain võib vähendada süsteemi nõudeid ja parandada süsteemi üldist jõudlust. Klassikaline näide on televisioon, kus saadete vastuvõttu saab täiustada suure jõudlusega antennide abil. Antennid on sidesüsteemide jaoks samad, nagu silmad inimese jaoks.
2. Antenni klassifikatsioon
1. Juhtantenn
Traatantennid on üks levinumaid antennitüüpe, sest neid leidub peaaegu kõikjal – autodes, hoonetes, laevades, lennukites, kosmoseaparaatides jne. Traatantenne on erineva kujuga, näiteks sirgjoonelised (dipool), silmus-, spiraalantennid, nagu on näidatud joonisel 3. Silmusantennid ei pea olema ainult ringikujulised. Need võivad olla ristkülikukujulised, ruudukujulised, ovaalsed või mis tahes muu kujuga. Ringikujuline antenn on selle lihtsa struktuuri tõttu kõige levinum.
Joonis 3
2. Avaantennid
Avaantennid mängivad suuremat rolli tänu kasvavale nõudlusele keerukamate antennide vormide ja kõrgemate sageduste kasutamise järele. Mõned avaantennide vormid (püramiid-, koonilised ja ristkülikukujulised sarvantennid) on näidatud joonisel 4. Seda tüüpi antennid on õhusõidukite ja kosmosesõidukite rakendustes väga kasulikud, kuna neid saab väga mugavalt paigaldada lennuki või kosmoseaparaadi väliskesta külge. Lisaks saab need katta dielektrilise materjali kihiga, et kaitsta neid karmi keskkonna eest.
Joonis 4
3. Mikroriba antenn
Mikroribaantennid said väga populaarseks 1970. aastatel, peamiselt satelliidirakenduste jaoks. Antenn koosneb dielektrilisest substraadist ja metallist plaastrist. Metallist plaastril võib olla palju erinevaid kujundeid ja kõige levinum on joonisel 5 näidatud ristkülikukujuline plaastriantenn. Mikroriba antennid on madala profiiliga, sobivad tasapinnalistele ja mittetasapinnalistele pindadele, neid on lihtne ja odav valmistada, neil on jäikadele pindadele paigaldamisel kõrge vastupidavus ja need ühilduvad MMIC-i konstruktsioonidega. Neid saab paigaldada lennukite, kosmoselaevade, satelliitide, rakettide, autode ja isegi mobiilseadmete pinnale ning need võivad olla sobiva disainiga.
Joonis 5
4. Array Antenn
Paljude rakenduste jaoks nõutavaid kiirgusomadusi ei pruugita saavutada ühe antennielemendiga. Antennimassiivid võivad sünteesida elementidest pärinevat kiirgust maksimaalse kiirguse tekitamiseks ühes või mitmes kindlas suunas, tüüpiline näide on näidatud joonisel 6.
Joonis 6
5. Reflektorantenn
Kosmoseuuringute edu on kaasa toonud ka antenniteooria kiire arengu. Kuna on vaja ülipika vahemaa sidet, tuleb miljonite miilide kaugusel signaalide edastamiseks ja vastuvõtmiseks kasutada ülimalt suure võimendusega antenne. Selles rakenduses on tavaline antennivorm joonisel 7 näidatud paraboolantenn. Seda tüüpi antenni läbimõõt on 305 meetrit või rohkem ja nii suur suurus on vajalik miljonite signaalide edastamiseks või vastuvõtmiseks vajaliku suure võimenduse saavutamiseks. miili kaugusel. Teine helkuri vorm on nurgareflektor, nagu on näidatud joonisel 7 (c).
Joonis 7
6. Objektiiviantennid
Objektiivi kasutatakse peamiselt langeva hajutatud energia kollimeerimiseks, et vältida selle levimist soovimatutes kiirgussuundades. Läätse geomeetriat sobivalt muutes ja õiget materjali valides suudavad nad muuta erinevat tüüpi lahknevat energiat tasapinnalisteks laineteks. Neid saab kasutada enamikus rakendustes, nagu paraboolsed reflektorantennid, eriti kõrgematel sagedustel, ning nende suurus ja kaal muutuvad madalamatel sagedustel väga suureks. Objektiiviantennid klassifitseeritakse nende ehitusmaterjalide või geomeetriliste kujundite järgi, millest mõned on näidatud joonisel 8.
Joonis 8
Antennide kohta lisateabe saamiseks külastage:
Postitusaeg: 19. juuli 2024
