1. Introducere în antene
O antenă este o structură de tranziție între spațiul liber și o linie de transmisie, așa cum se arată în Figura 1. Linia de transmisie poate fi sub forma unei linii coaxiale sau a unui tub gol (ghid de undă), care este utilizată pentru a transmite energie electromagnetică de la o sursă la o antenă sau de la o antenă la un receptor. Prima este o antenă de transmisie, iar cea de-a doua este o antenă de recepție.antenă.
Figura 1 Calea de transmisie a energiei electromagnetice
Transmisia sistemului de antene în modul de transmisie din Figura 1 este reprezentată de echivalentul Thevenin, așa cum se arată în Figura 2, unde sursa este reprezentată de un generator de semnal ideal, linia de transmisie este reprezentată de o linie cu impedanță caracteristică Zc, iar antena este reprezentată de o sarcină ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Rezistența de sarcină RL reprezintă pierderile de conducție și dielectric asociate structurii antenei, în timp ce Rr reprezintă rezistența la radiație a antenei, iar reactanța XA este utilizată pentru a reprezenta partea imaginară a impedanței asociate radiației antenei. În condiții ideale, toată energia generată de sursa de semnal ar trebui să fie transferată rezistenței la radiație Rr, care este utilizată pentru a reprezenta capacitatea de radiație a antenei. Cu toate acestea, în aplicațiile practice, există pierderi conductor-dielectric datorate caracteristicilor liniei de transmisie și ale antenei, precum și pierderi cauzate de reflexie (nepotrivire) dintre linia de transmisie și antenă. Luând în considerare impedanța internă a sursei și ignorând pierderile prin linia de transmisie și reflexie (nepotrivire), puterea maximă este furnizată antenei în condiții de adaptare conjugată.
Figura 2
Din cauza neconcordanței dintre linia de transmisie și antenă, unda reflectată de la interfață se suprapune cu unda incidentă de la sursă la antenă pentru a forma o undă staționară, care reprezintă concentrarea și stocarea energiei și este un dispozitiv rezonant tipic. O diagramă tipică de undă staționară este prezentată de linia punctată din Figura 2. Dacă sistemul de antenă nu este proiectat corespunzător, linia de transmisie poate acționa în mare măsură ca un element de stocare a energiei, mai degrabă decât ca un ghid de undă și un dispozitiv de transmisie a energiei.
Pierderile cauzate de linia de transmisie, antenă și undele staționare sunt nedorite. Pierderile pe linie pot fi reduse la minimum prin selectarea liniilor de transmisie cu pierderi reduse, în timp ce pierderile pe antenă pot fi reduse prin reducerea rezistenței la pierderi reprezentate de RL în Figura 2. Undele staționare pot fi reduse, iar stocarea energiei în linie poate fi minimizată prin potrivirea impedanței antenei (sarcinii) cu impedanța caracteristică a liniei.
În sistemele wireless, pe lângă recepționarea sau transmiterea energiei, antenele sunt de obicei necesare pentru a amplifica energia radiată în anumite direcții și a suprima energia radiată în alte direcții. Prin urmare, pe lângă dispozitivele de detectare, antenele trebuie utilizate și ca dispozitive direcționale. Antenele pot avea diverse forme pentru a satisface nevoi specifice. Pot fi un fir, o deschidere, un plasture, un ansamblu de elemente (matrice), un reflector, o lentilă etc.
În sistemele de comunicații fără fir, antenele sunt printre cele mai importante componente. O proiectare bună a antenei poate reduce cerințele sistemului și poate îmbunătăți performanța generală a sistemului. Un exemplu clasic este televiziunea, unde recepția transmisiilor poate fi îmbunătățită prin utilizarea unor antene de înaltă performanță. Antenele sunt pentru sistemele de comunicații ceea ce ochii sunt pentru oameni.
2. Clasificarea antenelor
Antena corn este o antenă planară, o antenă cu microunde cu secțiune transversală circulară sau dreptunghiulară care se deschide treptat la capătul ghidului de undă. Este cel mai utilizat tip de antenă cu microunde. Câmpul său de radiație este determinat de dimensiunea aperturii cornului și de tipul de propagare. Printre acestea, influența peretelui cornului asupra radiației poate fi calculată folosind principiul difracției geometrice. Dacă lungimea cornului rămâne neschimbată, dimensiunea aperturii și diferența de fază pătratică vor crește odată cu creșterea unghiului de deschidere a cornului, dar câștigul nu se va modifica odată cu dimensiunea aperturii. Dacă banda de frecvență a cornului trebuie extinsă, este necesar să se reducă reflexia la nivelul gâtului și al aperturii cornului; reflexia va scădea odată cu creșterea dimensiunii aperturii. Structura antenei corn este relativ simplă, iar diagrama de radiație este, de asemenea, relativ simplă și ușor de controlat. Este în general utilizată ca antenă direcțională medie. Antenele corn reflectoare parabolice cu lățime de bandă largă, lobi laterali mici și eficiență ridicată sunt adesea utilizate în comunicațiile cu releu de microunde.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Antenă microstrip
Structura unei antene microstrip este în general compusă dintr-un substrat dielectric, un radiator și un plan de masă. Grosimea substratului dielectric este mult mai mică decât lungimea de undă. Stratul subțire de metal de la baza substratului este conectat la planul de masă, iar stratul subțire de metal cu o formă specifică este realizat pe partea frontală prin procesul de fotolitografie ca un radiator. Forma radiatorului poate fi modificată în mai multe moduri, în funcție de cerințe.
Creșterea tehnologiei de integrare a microundelor și a noilor procese de fabricație a promovat dezvoltarea antenelor microstrip. Comparativ cu antenele tradiționale, antenele microstrip nu sunt doar mici ca dimensiuni, ușoare, cu profil redus, ușor de conformat, ci și ușor de integrat, au costuri reduse, sunt potrivite pentru producția de masă și au, de asemenea, avantajele proprietăților electrice diversificate.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
3. Antenă cu fantă pentru ghid de undă
Antena cu fantă pentru ghid de undă este o antenă care utilizează fantele din structura ghidului de undă pentru a obține radiații. De obicei, este formată din două plăci metalice paralele care formează un ghid de undă cu un spațiu îngust între cele două plăci. Când undele electromagnetice trec prin spațiul dintre ghidul de undă, se produce un fenomen de rezonanță, generând astfel un câmp electromagnetic puternic în apropierea spațiului pentru a obține radiații. Datorită structurii sale simple, antena cu fantă pentru ghid de undă poate obține radiații de bandă largă și de înaltă eficiență, așa că este utilizată pe scară largă în radar, comunicații, senzori wireless și alte domenii în benzile de microunde și unde milimetrice. Avantajele sale includ eficiență ridicată a radiațiilor, caracteristici de bandă largă și o bună capacitate anti-interferență, așa că este preferată de ingineri și cercetători.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
Antena biconică este o antenă de bandă largă cu o structură biconică, caracterizată printr-un răspuns în frecvență larg și o eficiență ridicată a radiației. Cele două părți conice ale antenei biconice sunt simetrice una față de cealaltă. Prin această structură, se poate obține o radiație eficientă într-o bandă largă de frecvență. Este de obicei utilizată în domenii precum analiza spectrului, măsurarea radiațiilor și testarea EMC (compatibilitate electromagnetică). Are o bună adaptare a impedanței și caracteristici de radiație și este potrivită pentru scenarii de aplicații care trebuie să acopere mai multe frecvențe.
RM-BCA2428-4 (24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
Antena spiralată este o antenă de bandă largă cu structură spiralată, caracterizată printr-un răspuns în frecvență larg și o eficiență ridicată a radiației. Antena spiralată realizează diversitate de polarizare și caracteristici de radiație în bandă largă prin structura bobinelor spiralate și este potrivită pentru sisteme radar, de comunicații prin satelit și de comunicații wireless.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
Pentru a afla mai multe despre antene, vă rugăm să vizitați:
Data publicării: 14 iunie 2024
