1. Уводзіны ў антэны
Антэна — гэта пераходная структура паміж свабоднай прасторай і лініяй перадачы, як паказана на малюнку 1. Лінія перадачы можа мець выгляд кааксіяльнай лініі або полай трубкі (хвалявода), якая выкарыстоўваецца для перадачы электрамагнітнай энергіі ад крыніцы да антэны або ад антэны да прыёмніка. Першая — гэта перадаючая антэна, а другая — прыёмная антэна.
Малюнак 1. Шлях перадачы электрамагнітнай энергіі (прастора без крыніцы — лініі перадачы — антэны)
Перадача антэннай сістэмы ў рэжыме перадачы, паказаным на малюнку 1, прадстаўлена эквівалентам Тэвеніна, як паказана на малюнку 2, дзе крыніца прадстаўлена ідэальным генератарам сігналу, лінія перадачы прадстаўлена лініяй з характарыстычным імпедансам Zc, а антэна прадстаўлена нагрузкай ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Супраціўленне нагрузкі RL прадстаўляе страты праводнасці і дыэлектрычныя страты, звязаныя са структурай антэны, у той час як Rr прадстаўляе супраціўленне выпраменьванню антэны, а рэактыўнае супраціўленне XA выкарыстоўваецца для прадстаўлення ўяўнай часткі імпедансу, звязанага з выпраменьваннем антэны. У ідэальных умовах уся энергія, якая генеруецца крыніцай сігналу, павінна перадавацца супраціўленню выпраменьванню Rr, якое выкарыстоўваецца для прадстаўлення выпраменьвальнай здольнасці антэны. Аднак на практыцы існуюць страты праваднікоў і дыэлектрыкаў з-за характарыстык лініі перадачы і антэны, а таксама страты, выкліканыя адлюстраваннем (неадпаведнасцю) паміж лініяй перадачы і антэнай. Улічваючы ўнутраны імпеданс крыніцы і ігнаруючы страты лініі перадачы і адлюстраванне (неадпаведнасць), максімальная магутнасць забяспечваецца антэнай пры спалучаным узгадненні.
Малюнак 2
З-за неадпаведнасці паміж лініяй перадачы і антэнай адлюстраваная хваля ад мяжы падзелу накладваецца на падаючую хвалю ад крыніцы да антэны, утвараючы стаячую хвалю, якая ўяўляе сабой канцэнтрацыю і назапашванне энергіі і з'яўляецца тыповай рэзананснай прыладай. Тыповая карціна стаячай хвалі паказана пункцірнай лініяй на малюнку 2. Калі антэнавая сістэма не распрацавана належным чынам, лінія перадачы можа ў значнай ступені выступаць у якасці элемента назапашвання энергіі, а не як хвалявод і прылада перадачы энергіі.
Страты, выкліканыя лініяй перадачы, антэнай і стаячымі хвалямі, непажаданыя. Страты ў лініі можна мінімізаваць, выбіраючы лініі перадачы з нізкімі стратамі, а страты ў антэне можна паменшыць, змяншаючы супраціўленне страт, прадстаўленае як RL на малюнку 2. Стаячыя хвалі можна паменшыць і назапашванне энергіі ў лініі можна мінімізаваць, супаставіўшы імпеданс антэны (нагрузкі) з характарыстычным імпедансам лініі.
У бесправадных сістэмах, акрамя прыёму або перадачы энергіі, звычайна патрабуюцца антэны для ўзмацнення выпраменьвальнай энергіі ў пэўных напрамках і падаўлення выпраменьвальнай энергіі ў іншых. Такім чынам, акрамя прылад выяўлення, антэны таксама павінны выкарыстоўвацца ў якасці накіравальных прылад. Антэны могуць быць розных формаў у залежнасці ад канкрэтных патрэб. Гэта можа быць провад, дыяфрагма, пластыр, элементная зборка (рашотка), адбівальнік, лінза і г.д.
У бесправадных сістэмах сувязі антэны з'яўляюцца адным з найважнейшых кампанентаў. Добрая канструкцыя антэны можа знізіць патрабаванні да сістэмы і палепшыць агульную прадукцыйнасць сістэмы. Класічным прыкладам з'яўляецца тэлебачанне, дзе прыём вяшчання можна палепшыць з дапамогай высокапрадукцыйных антэн. Антэны для сістэм сувязі — гэта тое ж самае, што вочы для чалавека.
2. Класіфікацыя антэн
1. Правадная антэна
Правадныя антэны — адзін з найбольш распаўсюджаных тыпаў антэн, бо яны сустракаюцца практычна ўсюды — у аўтамабілях, будынках, караблях, самалётах, касмічных караблях і г.д. Існуюць розныя формы правадных антэн, такія як прамая лінія (дыполь), пятлявая, спіральная, як паказана на малюнку 3. Пятлявыя антэны могуць быць не толькі круглымі. Яны могуць быць прамавугольнымі, квадратнымі, авальнымі або любой іншай формы. Круглая антэна з'яўляецца найбольш распаўсюджанай з-за сваёй простай структуры.
Малюнак 3
2. Апертурныя антэны
Апертурныя антэны адыгрываюць усё большую ролю з-за ўзрастаючага попыту на больш складаныя формы антэн і выкарыстання больш высокіх частот. Некаторыя формы апертурных антэн (пірамідальныя, канічныя і прастакутныя рупарныя антэны) паказаны на малюнку 4. Гэты тып антэн вельмі карысны для самалётаў і касмічных апаратаў, паколькі іх можна вельмі зручна ўсталяваць на вонкавай абалонцы самалёта або касмічнага апарата. Акрамя таго, іх можна пакрыць пластом дыэлектрычнага матэрыялу для абароны ад неспрыяльных умоў навакольнага асяроддзя.
Малюнак 4
3. Мікраспалосная антэна
Мікраслоскавыя антэны сталі вельмі папулярнымі ў 1970-х гадах, галоўным чынам для спадарожнікавых прымяненняў. Антэна складаецца з дыэлектрычнай падложкі і металічнай накладкі. Металічная накладка можа мець розныя формы, і прамавугольная накладкавая антэна, паказаная на малюнку 5, з'яўляецца найбольш распаўсюджанай. Мікраслоскавыя антэны маюць нізкі профіль, падыходзяць для плоскіх і неплоскіх паверхняў, простыя і недарагія ў вырабе, маюць высокую трываласць пры мантажы на цвёрдых паверхнях і сумяшчальныя з канструкцыямі MMIC. Іх можна мантаваць на паверхні самалётаў, касмічных караблёў, спадарожнікаў, ракет, аўтамабіляў і нават мабільных прылад, і яны могуць быць канформна распрацаваны.
Малюнак 5
4. Антэна-рашотка
Характарыстыкі выпраменьвання, неабходныя для многіх прыкладанняў, не могуць быць дасягнуты адным элементам антэны. Антэнныя рашоткі могуць зрабіць выпраменьванне ад сінтэзаваных элементаў такім чынам, каб стварыць максімальнае выпраменьванне ў адным або некалькіх пэўных напрамках, тыповы прыклад паказаны на малюнку 6.
Малюнак 6
5. Рэфлектарная антэна
Поспех касмічных даследаванняў таксама прывёў да хуткага развіцця тэорыі антэн. З-за неабходнасці сувязі на звышдалёкія адлегласці для перадачы і прыёму сігналаў на адлегласці мільёнаў міль павінны выкарыстоўвацца антэны з надзвычай высокім каэфіцыентам узмацнення. У гэтым выпадку распаўсюджанай формай антэны з'яўляецца парабалічная антэна, паказаная на малюнку 7. Гэты тып антэны мае дыяметр 305 метраў і больш, і такі вялікі памер неабходны для дасягнення высокага каэфіцыента ўзмацнення, неабходнага для перадачы або прыёму сігналаў на адлегласці мільёнаў міль. Іншым відам адбівальніка з'яўляецца вуглавы адбівальнік, як паказана на малюнку 7 (c).
Малюнак 7
6. Лінзавыя антэны
Лінзы ў асноўным выкарыстоўваюцца для калімацыі падаючай рассеянай энергіі, каб прадухіліць яе распаўсюджванне ў непажаданых напрамках выпраменьвання. Адпаведна змяняючы геаметрыю лінзы і выбіраючы патрэбны матэрыял, яны могуць пераўтвараць розныя формы разбежнай энергіі ў плоскія хвалі. Іх можна выкарыстоўваць у большасці прымяненняў, такіх як парабалічныя адбівальнікі антэн, асабліва на больш высокіх частотах, а іх памер і вага становяцца вельмі вялікімі на больш нізкіх частотах. Лінзавыя антэны класіфікуюцца ў залежнасці ад матэрыялаў, з якіх яны вырабляюцца, або геаметрычных формаў, некаторыя з якіх паказаны на малюнку 8.
Малюнак 8
Каб даведацца больш пра антэны, наведайце:
Час публікацыі: 19 ліпеня 2024 г.
