Lajme - Prezantimi dhe klasifikimi i disa antenave të zakonshme

1. Hyrje në Antenat
Një antenë është një strukturë kalimi ndërmjet hapësirës së lirë dhe një linje transmetimi, siç tregohet në figurën 1. Linja e transmetimit mund të jetë në formën e një linje koaksiale ose një tubi të zbrazët (udhëzues valësh), i cili përdoret për të transmetuar energjinë elektromagnetike nga një burim. në një antenë, ose nga një antenë në një marrës. E para është një antenë transmetuese, dhe e dyta është një antenë marrëse.

Figura 1 Rruga e transmetimit të energjisë elektromagnetike (burim-linjë transmetimi-hapësirë pa antenë)

Transmetimi i sistemit të antenës në mënyrën e transmetimit të Figurës 1 përfaqësohet nga ekuivalenti Thevenin siç tregohet në Figurën 2, ku burimi përfaqësohet nga një gjenerator ideal sinjali, linja e transmetimit përfaqësohet nga një linjë me rezistencë karakteristike Zc, dhe antena përfaqësohet nga një ngarkesë ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Rezistenca e ngarkesës RL përfaqëson përçueshmërinë dhe humbjet dielektrike të lidhura me strukturën e antenës, ndërsa Rr përfaqëson rezistencën e rrezatimit të antenës, dhe reaktanca XA përdoret për të përfaqësuar pjesën imagjinare të rezistencës së plotë të lidhur me rrezatimin e antenës. Në kushte ideale, e gjithë energjia e gjeneruar nga burimi i sinjalit duhet të transferohet në rezistencën e rrezatimit Rr, e cila përdoret për të përfaqësuar aftësinë rrezatuese të antenës. Megjithatë, në aplikimet praktike, ka humbje përcjellës-dielektrike për shkak të karakteristikave të linjës së transmetimit dhe antenës, si dhe humbje të shkaktuara nga reflektimi (mospërputhja) midis linjës së transmetimit dhe antenës. Duke marrë parasysh rezistencën e brendshme të burimit dhe duke injoruar humbjet e linjës së transmetimit dhe reflektimit (mospërputhjes), fuqia maksimale i jepet antenës nën përputhjen e konjuguar.

Figura 2

Për shkak të mospërputhjes midis linjës së transmetimit dhe antenës, vala e reflektuar nga ndërfaqja mbivendoset me valën rënëse nga burimi në antenë për të formuar një valë në këmbë, e cila përfaqëson përqendrimin dhe ruajtjen e energjisë dhe është një pajisje tipike rezonante. Një model tipik i valëve në këmbë tregohet nga vija me pika në Figurën 2. Nëse sistemi i antenës nuk është projektuar siç duhet, linja e transmetimit mund të veprojë si një element i ruajtjes së energjisë në një masë të madhe, dhe jo si një valëdhënës dhe pajisje për transmetimin e energjisë.
Humbjet e shkaktuara nga linja e transmetimit, antena dhe valët në këmbë janë të padëshirueshme. Humbjet e linjës mund të minimizohen duke zgjedhur linjat e transmetimit me humbje të ulëta, ndërsa humbjet e antenës mund të reduktohen duke reduktuar rezistencën e humbjeve të përfaqësuar nga RL në figurën 2. Valët në këmbë mund të reduktohen dhe ruajtja e energjisë në linjë mund të minimizohet duke përputhur rezistencën e antena (ngarkesa) me impedancën karakteristike të linjës.
Në sistemet me valë, përveç marrjes ose transmetimit të energjisë, antenave zakonisht kërkohen për të rritur energjinë e rrezatuar në drejtime të caktuara dhe për të shtypur energjinë e rrezatuar në drejtime të tjera. Prandaj, përveç pajisjeve të zbulimit, antenat duhet të përdoren edhe si pajisje drejtimi. Antenat mund të jenë në forma të ndryshme për të përmbushur nevojat specifike. Mund të jetë një tel, një hapje, një copëz, një montim elementi (arresë), një reflektor, një lente, etj.

Në sistemet e komunikimit me valë, antenat janë një nga komponentët më kritikë. Dizajni i mirë i antenës mund të reduktojë kërkesat e sistemit dhe të përmirësojë performancën e përgjithshme të sistemit. Një shembull klasik është televizioni, ku marrja e transmetimit mund të përmirësohet duke përdorur antena me performancë të lartë. Antenat janë për sistemet e komunikimit siç janë sytë për njerëzit.

2. Klasifikimi i antenave
1. Antenë me tela
Antenat me tela janë një nga llojet më të zakonshme të antenave, sepse ato gjenden pothuajse kudo - makina, ndërtesa, anije, aeroplanë, anije kozmike, etj. Ka forma të ndryshme të antenave me tela, të tilla si vijë e drejtë (dipol), lak, spirale siç tregohet në figurën 3. Antenat me unazë nuk duhet vetëm të jenë rrethore. Ato mund të jenë drejtkëndëshe, katrore, ovale ose çdo formë tjetër. Antena rrethore është më e zakonshme për shkak të strukturës së saj të thjeshtë.

Figura 3

2. Antenat me hapje
Antenat me hapje po luajnë një rol më të madh për shkak të rritjes së kërkesës për forma më komplekse të antenave dhe përdorimit të frekuencave më të larta. Disa forma të antenave me hapje (antenat me brirë piramidale, konike dhe drejtkëndore) janë paraqitur në Figurën 4. Kjo lloj antene është shumë e dobishme për aplikimet e avionëve dhe anijeve kozmike, sepse ato mund të montohen në mënyrë shumë të përshtatshme në guaskën e jashtme të avionit ose anijes kozmike. Përveç kësaj, ato mund të mbulohen me një shtresë materiali dielektrik për t'i mbrojtur nga mjediset e vështira.

Figura 4

3. Antenë me mikrostrip
Antenat me mikrostrip u bënë shumë të njohura në vitet 1970, kryesisht për aplikime satelitore. Antena përbëhet nga një substrat dielektrik dhe një copëz metalike. Patch-i metalik mund të ketë shumë forma të ndryshme dhe antena e patch-it drejtkëndëshe e paraqitur në Figurën 5 është më e zakonshme. Antenat me mikrostrip kanë një profil të ulët, janë të përshtatshme për sipërfaqe planare dhe jo planare, janë të thjeshta dhe të lira për t'u prodhuar, kanë qëndrueshmëri të lartë kur montohen në sipërfaqe të ngurtë dhe janë të pajtueshme me dizajnet MMIC. Ato mund të montohen në sipërfaqen e avionëve, anijeve kozmike, satelitëve, raketave, makinave dhe madje edhe pajisjeve mobile dhe mund të dizajnohen në mënyrë konformale.

Figura 5

4. Antena me grup
Karakteristikat e rrezatimit të kërkuara nga shumë aplikacione mund të mos arrihen nga një element i vetëm antene. Vargjet e antenave mund të bëjnë rrezatimin nga elementët e sintetizuar për të prodhuar rrezatim maksimal në një ose më shumë drejtime specifike, një shembull tipik është paraqitur në Figurën 6.

Figura 6

5. Antenë reflektuese
Suksesi i eksplorimit të hapësirës ka çuar gjithashtu në zhvillimin e shpejtë të teorisë së antenave. Për shkak të nevojës për komunikim në distanca ultra të gjata, antenat me fitim jashtëzakonisht të lartë duhet të përdoren për të transmetuar dhe marrë sinjale miliona milje larg. Në këtë aplikacion, një formë e zakonshme e antenës është antena parabolike e paraqitur në Figurën 7. Kjo lloj antene ka një diametër prej 305 metrash ose më shumë, dhe një madhësi kaq e madhe është e nevojshme për të arritur fitimin e lartë që kërkohet për të transmetuar ose marrë sinjale miliona milje larg. Një formë tjetër e reflektorit është një reflektor qoshe, siç tregohet në figurën 7 (c).

Figura 7

6. Antenat e lenteve
Lentet përdoren kryesisht për të kolimuar energjinë e shpërndarë të incidentit për të parandaluar përhapjen e saj në drejtime të padëshiruara të rrezatimit. Duke ndryshuar në mënyrë të përshtatshme gjeometrinë e thjerrëzave dhe duke zgjedhur materialin e duhur, ato mund të shndërrojnë forma të ndryshme të energjisë divergjente në valë të rrafshët. Ato mund të përdoren në shumicën e aplikacioneve si antenat reflektore parabolike, veçanërisht në frekuenca më të larta, dhe madhësia dhe pesha e tyre bëhen shumë të mëdha në frekuenca më të ulëta. Antenat e lenteve klasifikohen sipas materialeve të tyre të ndërtimit ose formave gjeometrike, disa prej të cilave janë paraqitur në Figurën 8.