Novaĵoj - Enkonduko kaj klasifiko de kelkaj komunaj antenoj

1. Enkonduko al Antenoj
Anteno estas transira strukturo inter libera spaco kaj transmisilinio, kiel montrite en Figuro 1. La transmisilinio povas esti en formo de koaksiala linio aŭ kava tubo (ondgvidilo), kiu estas uzata por transdoni elektromagnetan energion de fonto al anteno, aŭ de anteno al ricevilo. La unua estas sendanteno, kaj la dua estas ricevantanteno.

Figuro 1 Elektromagneta energia transmisiovojo (fonto-transmisilinio-anteno-libera spaco)

La dissendo de la antensistemo en la dissenda reĝimo de Figuro 1 estas reprezentita per la Thevenin-ekvivalento kiel montrite en Figuro 2, kie la fonto estas reprezentita per ideala signalgenerilo, la transmisilinio estas reprezentita per linio kun karakteriza impedanco Zc, kaj la anteno estas reprezentita per ŝarĝo ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. La ŝarĝrezisto RL reprezentas la konduktajn kaj dielektrikajn perdojn asociitajn kun la antenstrukturo, dum Rr reprezentas la radian reziston de la anteno, kaj la reaktanco XA estas uzata por reprezenti la imaginaran parton de la impedanco asociita kun la antenradiado. Sub idealaj kondiĉoj, la tuta energio generita de la signalfonto devus esti transdonita al la radia rezisto Rr, kiu estas uzata por reprezenti la radian kapablon de la anteno. Tamen, en praktikaj aplikoj, ekzistas konduktilo-dielektrikaj perdoj pro la karakterizaĵoj de la transmisilinio kaj la anteno, same kiel perdoj kaŭzitaj de reflekto (miskongruo) inter la transmisilinio kaj la anteno. Konsiderante la internan impedancon de la fonto kaj ignorante la transmisiliniajn kaj reflektajn (miskongruajn) perdojn, la maksimuma potenco estas provizita al la anteno sub konjugita kongruo.

Figuro 2

Pro la miskongruo inter la transmisilinio kaj la anteno, la reflektita ondo de la interfaco estas supermetita kun la incida ondo de la fonto al la anteno por formi starantan ondon, kiu reprezentas energikoncentriĝon kaj stokadon kaj estas tipa resonanca aparato. Tipa staranta onda padrono estas montrita per la punktita linio en Figuro 2. Se la antensistemo ne estas desegnita ĝuste, la transmisilinio povas funkcii kiel energistoka elemento grandparte, anstataŭ kiel ondgvidilo kaj energitransdona aparato.
La perdoj kaŭzitaj de la transmisilinio, anteno kaj starantaj ondoj estas nedezirindaj. Liniaj perdoj povas esti minimumigitaj per elektado de malalt-perdaj transmisilinioj, dum antenaj perdoj povas esti reduktitaj per redukto de la perdorezisto reprezentita per RL en Figuro 2. Starantaj ondoj povas esti reduktitaj kaj energiakumulado en la linio povas esti minimumigita per kongruigo de la impedanco de la anteno (ŝarĝo) kun la karakteriza impedanco de la linio.
En sendrataj sistemoj, krom ricevi aŭ sendi energion, antenoj kutime necesas por plifortigi la radian energion en certaj direktoj kaj subpremi la radian energion en aliaj direktoj. Tial, krom detektiloj, antenoj ankaŭ devas esti uzataj kiel direktaj aparatoj. Antenoj povas esti en diversaj formoj por plenumi specifajn bezonojn. Ili povas esti drato, aperturo, peceto, elementa aro, reflektoro, lenso, ktp.

En sendrataj komunikaj sistemoj, antenoj estas unu el la plej kritikaj komponantoj. Bona antendezajno povas redukti sistempostulojn kaj plibonigi la ĝeneralan sisteman rendimenton. Klasika ekzemplo estas televido, kie elsendoricevo povas esti plibonigita per uzado de alt-efikecaj antenoj. Antenoj estas al komunikaj sistemoj kio okuloj estas al homoj.

2. Klasifiko de Antenoj
1. Drata Anteno
Drataj antenoj estas unu el la plej oftaj tipoj de antenoj ĉar ili troviĝas preskaŭ ĉie - aŭtoj, konstruaĵoj, ŝipoj, aviadiloj, kosmoŝipoj, ktp. Ekzistas diversaj formoj de drataj antenoj, kiel ekzemple rektaj (dipolaj), buklaj, spiralaj, kiel montrite en Figuro 3. Buklaj antenoj ne nur devas esti cirklaj. Ili povas esti rektangulaj, kvadrataj, ovalaj aŭ ajna alia formo. La cirkla anteno estas la plej ofta pro sia simpla strukturo.

Figuro 3

2. Aperturaj Antenoj
Aperturaj antenoj ludas pli grandan rolon pro la kreskanta postulo je pli kompleksaj formoj de antenoj kaj la utiligo de pli altaj frekvencoj. Kelkaj formoj de aperturaj antenoj (piramidaj, konusaj kaj rektangulaj kornoformaj antenoj) estas montritaj en Figuro 4. Ĉi tiu tipo de anteno estas tre utila por aviadiloj kaj kosmoŝipoj, ĉar ili povas esti tre oportune muntitaj sur la ekstera ŝelo de la aviadilo aŭ kosmoŝipo. Krome, ili povas esti kovritaj per tavolo de dielektrika materialo por protekti ilin kontraŭ severaj medioj.

Figuro 4

3. Mikrostripa anteno
Mikrostriaj antenoj fariĝis tre popularaj en la 1970-aj jaroj, ĉefe por satelitaj aplikoj. La anteno konsistas el dielektrika substrato kaj metala peceto. La metala peceto povas havi multajn malsamajn formojn, kaj la rektangula peceta anteno montrita en Figuro 5 estas la plej ofta. Mikrostriaj antenoj havas malaltan profilon, taŭgas por ebenaj kaj ne-ebenaj surfacoj, estas simplaj kaj malmultekostaj por fabriki, havas altan fortikecon kiam muntitaj sur rigidaj surfacoj, kaj estas kongruaj kun MMIC-dezajnoj. Ili povas esti muntitaj sur la surfaco de aviadiloj, kosmoŝipoj, satelitoj, misiloj, aŭtoj, kaj eĉ porteblaj aparatoj kaj povas esti konforme dizajnitaj.

Figuro 5

4. Aro-anteno
La radiadaj karakterizaĵoj postulataj de multaj aplikoj eble ne estas atingitaj per ununura antenelemento. Antenaroj povas produkti la radiadon el la sintezitaj elementoj por produkti maksimuman radiadon en unu aŭ pluraj specifaj direktoj, tipa ekzemplo estas montrita en Figuro 6.

Figuro 6

5. Reflektora Anteno
La sukceso de kosmoesplorado ankaŭ kondukis al la rapida disvolviĝo de antenteorio. Pro la bezono de ultra-longdistanca komunikado, oni devas uzi ekstreme alt-gajnajn antenojn por sendi kaj ricevi signalojn milionojn da mejloj for. En ĉi tiu apliko, ofta antenformo estas la parabola anteno montrita en Figuro 7. Ĉi tiu tipo de anteno havas diametron de 305 metroj aŭ pli, kaj tia granda grandeco estas necesa por atingi la altan gajnon bezonatan por sendi aŭ ricevi signalojn milionojn da mejloj for. Alia formo de reflektoro estas angula reflektoro, kiel montrite en Figuro 7 (c).

Figuro 7

6. Lensaj Antenoj
Lensoj estas ĉefe uzataj por kolimatigi incidentan disĵetitan energion por malhelpi ĝian disvastiĝon en nedezirataj radiadaj direktoj. Per konvena ŝanĝo de la geometrio de la lenso kaj elekto de la ĝusta materialo, ili povas konverti diversajn formojn de diverĝa energio en ebenajn ondojn. Ili povas esti uzataj en plej multaj aplikoj kiel parabolaj reflektoraj antenoj, precipe ĉe pli altaj frekvencoj, kaj ilia grandeco kaj pezo fariĝas tre grandaj ĉe pli malaltaj frekvencoj. Lensantenoj estas klasifikitaj laŭ siaj konstrumaterialoj aŭ geometriaj formoj, kelkaj el kiuj estas montritaj en Figuro 8.