1. Въведение в антените
Антената е преходна структура между свободно пространство и предавателна линия, както е показано на Фигура 1. Предавателната линия може да бъде под формата на коаксиална линия или куха тръба (вълновод), която се използва за предаване на електромагнитна енергия от източник към антена или от антена към приемник. Първата е предавателна антена, а втората е приемаща.антена.
Фигура 1 Път за предаване на електромагнитна енергия
Предаването на антенната система в режим на предаване от Фигура 1 е представено чрез еквивалента на Тевенин, както е показано на Фигура 2, където източникът е представен от идеален генератор на сигнали, предавателната линия е представена от линия с характеристичен импеданс Zc, а антената е представена от товар ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Съпротивлението на товара RL представлява проводимостта и диелектричните загуби, свързани със структурата на антената, докато Rr представлява радиационното съпротивление на антената, а реактивното съпротивление XA се използва за представяне на имагинерната част от импеданса, свързан с излъчването на антената. При идеални условия цялата енергия, генерирана от източника на сигнал, трябва да се прехвърли към радиационното съпротивление Rr, което се използва за представяне на радиационната способност на антената. В практически приложения обаче има загуби проводник-диелектричен елемент, дължащи се на характеристиките на предавателната линия и антената, както и загуби, причинени от отражение (несъответствие) между предавателната линия и антената. Като се има предвид вътрешният импеданс на източника и се игнорират загубите от предавателната линия и отражението (несъответствието), максималната мощност се осигурява на антената при спрегнато съгласуване.
Фигура 2
Поради несъответствието между предавателната линия и антената, отразената вълна от интерфейса се наслагва с падащата вълна от източника към антената, за да образува стояща вълна, която представлява концентрация и съхранение на енергия и е типично резонансно устройство. Типичен модел на стояща вълна е показан с пунктираната линия на Фигура 2. Ако антенната система не е проектирана правилно, предавателната линия може до голяма степен да действа като елемент за съхранение на енергия, а не като вълновод и устройство за предаване на енергия.
Загубите, причинени от предавателната линия, антената и стоящите вълни, са нежелани. Загубите по линията могат да бъдат сведени до минимум чрез избор на предавателни линии с ниски загуби, докато загубите по антената могат да бъдат намалени чрез намаляване на съпротивлението на загубите, представено от RL на Фигура 2. Стоящите вълни могат да бъдат намалени и съхранението на енергия в линията може да бъде сведено до минимум чрез съгласуване на импеданса на антената (товара) с характерния импеданс на линията.
В безжичните системи, освен приемането или предаването на енергия, обикновено се изискват антени, които да усилват излъчената енергия в определени посоки и да потискат излъчената енергия в други посоки. Следователно, освен като детектори, антените трябва да се използват и като насочващи устройства. Антените могат да бъдат в различни форми, за да отговарят на специфични нужди. Те могат да бъдат проводник, апертура, пластир, елементна сглобка (решетка), рефлектор, леща и др.
В безжичните комуникационни системи антените са едни от най-важните компоненти. Добрият дизайн на антената може да намали системните изисквания и да подобри цялостната производителност на системата. Класически пример е телевизията, където приемането на излъчване може да се подобри чрез използване на високопроизводителни антени. Антените са за комуникационните системи това, което са очите за хората.
2. Класификация на антените
Рупорната антена е планарна антена, микровълнова антена с кръгло или правоъгълно напречно сечение, която постепенно се отваря в края на вълновода. Това е най-широко използваният тип микровълнова антена. Полето на излъчване се определя от размера на апертурата на рупора и вида на разпространение. Сред тях, влиянието на стената на рупора върху излъчването може да се изчисли, използвайки принципа на геометричната дифракция. Ако дължината на рупора остане непроменена, размерът на апертурата и квадратичната фазова разлика ще се увеличат с увеличаване на ъгъла на отваряне на рупора, но коефициентът на усилване няма да се промени с размера на апертурата. Ако честотната лента на рупора трябва да се разшири, е необходимо да се намали отражението от шийката и апертурата на рупора; отражението ще намалее с увеличаване на размера на апертурата. Структурата на рупорната антена е сравнително проста, а диаграмата на излъчване също е сравнително проста и лесна за управление. Обикновено се използва като средно насочена антена. Параболични рефлекторни рупорни антени с широка честотна лента, ниски странични лобове и висока ефективност често се използват в микровълнови релейни комуникации.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1.70-2.60GHz)
2. Микролентова антена
Структурата на микролентовата антена обикновено се състои от диелектричен субстрат, радиатор и заземителна равнина. Дебелината на диелектричния субстрат е много по-малка от дължината на вълната. Тънкият метален слой в долната част на субстрата е свързан със заземителната равнина, а тънкият метален слой със специфична форма е направен отпред чрез фотолитографски процес като радиатор. Формата на радиатора може да се променя по много начини в зависимост от изискванията.
Възходът на технологията за интеграция на микровълни и новите производствени процеси насърчиха развитието на микролентови антени. В сравнение с традиционните антени, микролентовите антени са не само малки по размер, леки, нископрофилни, лесни за сглобяване, но и лесни за интегриране, ниски по цена, подходящи за масово производство и освен това имат предимствата на разнообразни електрически свойства.
RM-MA424435-22 (4.25-4.35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
Вълноводната слот антена е антена, която използва прорезите във вълноводната структура за постигане на излъчване. Обикновено се състои от две успоредни метални плочи, образуващи вълновод с тясна междина между двете плочи. Когато електромагнитните вълни преминават през междината на вълновода, възниква резонансно явление, като по този начин се генерира силно електромагнитно поле близо до междината, за да се постигне излъчване. Благодарение на простата си структура, вълноводната слот антена може да постигне широколентово и високоефективно излъчване, така че се използва широко в радари, комуникации, безжични сензори и други области в микровълнови и милиметрови вълнови диапазони. Нейните предимства включват висока радиационна ефективност, широколентови характеристики и добра способност за противодействие на смущенията, така че е предпочитана от инженери и изследователи.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10.75-14.5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
Биконичната антена е широколентова антена с биконична структура, която се характеризира с широка честотна характеристика и висока ефективност на излъчване. Двете конични части на биконичната антена са симетрични една спрямо друга. Чрез тази структура може да се постигне ефективно излъчване в широка честотна лента. Обикновено се използва в области като спектрален анализ, измерване на радиация и EMC (електромагнитна съвместимост) тестове. Тя има добро импедансно съгласуване и характеристики на излъчване и е подходяща за сценарии на приложения, които трябва да покриват множество честоти.
РМ-BCA2428-4 (24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
Спиралната антена е широколентова антена със спирална структура, която се характеризира с широка честотна характеристика и висока радиационна ефективност. Спиралната антена постига поляризационно разнообразие и широколентови радиационни характеристики чрез структурата на спиралните намотки и е подходяща за радарни, сателитни комуникационни и безжични комуникационни системи.
RM-PSA0756-3 (0.75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
За да научите повече за антените, моля, посетете:
Време на публикуване: 14 юни 2024 г.
