1. Úvod do antén
Anténa je prechodová štruktúra medzi voľným priestorom a prenosovým vedením, ako je znázornené na obrázku 1. Prenosové vedenie môže mať tvar koaxiálneho vedenia alebo dutej trubice (vlnovodu), ktorá sa používa na prenos elektromagnetickej energie zo zdroja do antény alebo z antény do prijímača. Prvá je vysielacia anténa a druhá je prijímacia.anténa.
Obrázok 1 Cesta prenosu elektromagnetickej energie
Prenos anténneho systému v prenosovom režime na obrázku 1 je reprezentovaný Theveninovým ekvivalentom, ako je znázornené na obrázku 2, kde zdroj je reprezentovaný ideálnym generátorom signálu, prenosové vedenie je reprezentované vedením s charakteristickou impedanciou Zc a anténa je reprezentovaná záťažou ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Odpor záťaže RL predstavuje straty vedením a dielektrické straty spojené so štruktúrou antény, zatiaľ čo Rr predstavuje radiačný odpor antény a reaktancia XA sa používa na reprezentáciu imaginárnej časti impedancie spojenej so žiarením antény. Za ideálnych podmienok by sa všetka energia generovaná zdrojom signálu mala preniesť na radiačný odpor Rr, ktorý sa používa na reprezentáciu vyžarovacej schopnosti antény. V praktických aplikáciách však dochádza k stratám medzi vodičmi a dielektrickými stratami v dôsledku charakteristík prenosového vedenia a antény, ako aj k stratám spôsobeným odrazom (nesúladom) medzi prenosovým vedením a anténou. Ak vezmeme do úvahy vnútornú impedanciu zdroja a zanedbáme straty v prenosovom vedení a odrazom (nesúladom), anténa dosiahne maximálny výkon pri konjugovanom prispôsobení.
Obrázok 2
Kvôli nesúladu medzi prenosovým vedením a anténou sa odrazená vlna z rozhrania prekrýva s dopadajúcou vlnou zo zdroja do antény a vytvára stojacu vlnu, ktorá predstavuje koncentráciu a ukladanie energie a je typickým rezonančným zariadením. Typický obrazec stojatej vlny je znázornený bodkovanou čiarou na obrázku 2. Ak nie je anténny systém správne navrhnutý, prenosové vedenie môže fungovať skôr ako prvok na ukladanie energie než ako vlnovod a zariadenie na prenos energie.
Straty spôsobené prenosovým vedením, anténou a stojatými vlnami sú nežiaduce. Straty vo vedení možno minimalizovať výberom nízkostratových prenosových vedení, zatiaľ čo straty v anténe možno znížiť znížením stratového odporu znázorneného ako RL na obrázku 2. Stojaté vlny možno znížiť a ukladanie energie vo vedení minimalizovať prispôsobením impedancie antény (záťaže) charakteristickej impedancii vedenia.
V bezdrôtových systémoch sú okrem príjmu alebo vysielania energie zvyčajne potrebné antény na zosilnenie vyžarovanej energie v určitých smeroch a potlačenie vyžarovanej energie v iných smeroch. Preto sa okrem detekčných zariadení musia antény používať aj ako smerové zariadenia. Antény môžu mať rôzne formy, aby spĺňali špecifické potreby. Môže to byť drôt, clona, záplata, zostava prvkov (poľa), reflektor, šošovka atď.
V bezdrôtových komunikačných systémoch sú antény jednou z najdôležitejších súčastí. Dobrý návrh antény môže znížiť systémové požiadavky a zlepšiť celkový výkon systému. Klasickým príkladom je televízia, kde je možné zlepšiť príjem vysielania použitím vysokovýkonných antén. Antény sú pre komunikačné systémy tým, čím sú pre ľudí oči.
2. Klasifikácia antén
Trúbková anténa je planárna anténa, mikrovlnná anténa s kruhovým alebo obdĺžnikovým prierezom, ktorá sa na konci vlnovodu postupne otvára. Je to najpoužívanejší typ mikrovlnnej antény. Jej vyžarovacie pole je určené veľkosťou apertúry trúby a typom šírenia. Vplyv steny trúby na vyžarovanie možno vypočítať pomocou princípu geometrickej difrakcie. Ak dĺžka trúby zostane nezmenená, veľkosť apertúry a kvadratický fázový rozdiel sa budú zvyšovať so zvyšujúcim sa uhlom otvorenia trúby, ale zisk sa s veľkosťou apertúry nezmení. Ak je potrebné rozšíriť frekvenčné pásmo trúby, je potrebné znížiť odraz na krku a apertúre trúby; odraz sa bude znižovať so zväčšujúcou sa veľkosťou apertúry. Štruktúra trúbkovej antény je relatívne jednoduchá a vyžarovací diagram je tiež relatívne jednoduchý a ľahko sa ovláda. Všeobecne sa používa ako stredne smerová anténa. Parabolické reflektorové trúbkové antény so širokou šírkou pásma, nízkymi bočnými lalokmi a vysokou účinnosťou sa často používajú v mikrovlnnej reléovej komunikácii.
RM-DCPHA105145-20 (10,5 – 14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18 – 50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70 – 2,60 GHz)
2. Mikropásková anténa
Štruktúra mikropáskovej antény sa vo všeobecnosti skladá z dielektrického substrátu, žiariča a uzemňovacej roviny. Hrúbka dielektrického substrátu je oveľa menšia ako vlnová dĺžka. Tenká kovová vrstva na spodnej strane substrátu je spojená so uzemňovacou rovinou a tenká kovová vrstva so špecifickým tvarom je vytvorená na prednej strane fotolitografickým procesom ako žiarič. Tvar žiariča je možné meniť mnohými spôsobmi podľa požiadaviek.
Vzostup technológie mikrovlnnej integrácie a nové výrobné procesy podporili vývoj mikropáskových antén. V porovnaní s tradičnými anténami sú mikropáskové antény nielen malé, ľahké, nízkoprofilové, ľahko prispôsobiteľné, ale aj ľahko integrovateľné, lacné, vhodné pre hromadnú výrobu a majú tiež výhody diverzifikovaných elektrických vlastností.
RM-MA424435-22 (4,25 – 4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5 – 27 GHz)
3. Štrbinová anténa s vlnovodom
Štrbinová anténa s vlnovodom je anténa, ktorá využíva štrbiny vo vlnovodovej štruktúre na dosiahnutie žiarenia. Zvyčajne pozostáva z dvoch rovnobežných kovových dosiek tvoriacich vlnovod s úzkou medzerou medzi týmito dvoma doskami. Keď elektromagnetické vlny prechádzajú cez medzeru vlnovodu, dochádza k rezonančnému javu, čím sa v blízkosti medzery vytvára silné elektromagnetické pole na dosiahnutie žiarenia. Vďaka svojej jednoduchej štruktúre dokáže štrbinová anténa s vlnovodom dosiahnuť širokopásmové a vysokoúčinné žiarenie, takže sa široko používa v radaroch, komunikáciách, bezdrôtových senzoroch a iných oblastiach v mikrovlnných a milimetrových vlnových pásmach. Medzi jej výhody patrí vysoká účinnosť žiarenia, širokopásmové vlastnosti a dobrá odolnosť voči rušeniu, takže ju uprednostňujú inžinieri a výskumníci.
RM-PA7087-43 (71 – 86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75 – 14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9 – 10 GHz)
Bikónická anténa je širokopásmová anténa s bikónickou štruktúrou, ktorá sa vyznačuje širokou frekvenčnou odozvou a vysokou vyžarovacou účinnosťou. Dve kužeľové časti bikónickej antény sú navzájom symetrické. Vďaka tejto štruktúre je možné dosiahnuť efektívne vyžarovanie v širokom frekvenčnom pásme. Zvyčajne sa používa v oblastiach, ako je spektrálna analýza, meranie žiarenia a testovanie EMC (elektromagnetická kompatibilita). Má dobré impedančné prispôsobenie a vyžarovacie charakteristiky a je vhodná pre aplikačné scenáre, ktoré potrebujú pokryť viacero frekvencií.
RM-BCA2428-4 (24 – 28 GHz)
RM-BCA218-4 (2 – 18 GHz)
Špirálová anténa je širokopásmová anténa so špirálovou štruktúrou, ktorá sa vyznačuje širokou frekvenčnou odozvou a vysokou vyžarovacou účinnosťou. Špirálová anténa dosahuje polarizačnú diverzitu a širokopásmové vyžarovacie charakteristiky vďaka štruktúre špirálových cievok a je vhodná pre radarové, satelitné komunikačné a bezdrôtové komunikačné systémy.
RM-PSA0756-3 (0,75 – 6 GHz)
RM-PSA218-2R (2 – 18 GHz)
Ak sa chcete dozvedieť viac o anténach, navštívte stránku:
Čas uverejnenia: 14. júna 2024
