1. Úvod do antén
Anténa je přechodová struktura mezi volným prostorem a přenosovým vedením, jak je znázorněno na obrázku 1. Přenosové vedení může mít tvar koaxiálního vedení nebo duté trubice (vlnovodu), která se používá k přenosu elektromagnetické energie ze zdroje k anténě nebo z antény k přijímači. První z nich je vysílací anténa a druhá přijímací.anténa.
Obrázek 1 Cesta přenosu elektromagnetické energie
Přenos anténního systému v přenosovém režimu na obrázku 1 je reprezentován Theveninovým ekvivalentem, jak je znázorněno na obrázku 2, kde zdroj je reprezentován ideálním generátorem signálu, přenosové vedení je reprezentováno vedením s charakteristickou impedancí Zc a anténa je reprezentována zátěží ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Odpor zátěže RL představuje ztráty vedením a dielektrické ztráty spojené se strukturou antény, zatímco Rr představuje radiační odpor antény a reaktance XA se používá k reprezentaci imaginární části impedance spojené s vyzařováním antény. Za ideálních podmínek by veškerá energie generovaná zdrojem signálu měla být převedena na radiační odpor Rr, který se používá k reprezentaci vyzařovací schopnosti antény. V praktických aplikacích však dochází ke ztrátám mezi vodiči a dielektrickými ztrátami v důsledku charakteristik přenosového vedení a antény, stejně jako ke ztrátám způsobeným odrazem (nesouladem) mezi přenosovým vedením a anténou. Při zohlednění vnitřní impedance zdroje a zanedbání ztrát přenosovým vedením a odrazem (nesouladem) je anténě při konjugovaném přizpůsobení dodáván maximální výkon.
Obrázek 2
Kvůli nesouladu mezi přenosovým vedením a anténou se odražená vlna z rozhraní superponuje s dopadající vlnou ze zdroje do antény a vytváří stojatou vlnu, která představuje koncentraci a ukládání energie a je typickým rezonančním zařízením. Typický obrazec stojaté vlny je znázorněn tečkovanou čarou na obrázku 2. Pokud není anténní systém správně navržen, může přenosové vedení spíše fungovat jako prvek pro ukládání energie než jako vlnovod a zařízení pro přenos energie.
Ztráty způsobené přenosovým vedením, anténou a stojatým vlněním jsou nežádoucí. Ztráty ve vedení lze minimalizovat výběrem vedení s nízkými ztrátami, zatímco ztráty v anténě lze snížit snížením ztrátového odporu znázorněného RL na obrázku 2. Stojaté vlnění lze snížit a ukládání energie ve vedení minimalizovat přizpůsobením impedance antény (zátěže) charakteristické impedanci vedení.
V bezdrátových systémech jsou kromě příjmu nebo vysílání energie obvykle vyžadovány antény, které v určitých směrech zesilují vyzařovanou energii a v jiných směrech ji potlačují. Proto se antény kromě detekčních zařízení musí používat i jako směrová zařízení. Antény mohou mít různé podoby, aby splňovaly specifické potřeby. Může se jednat o drát, clonu, záplatu, sestavu prvků (pole), reflektor, čočku atd.
V bezdrátových komunikačních systémech jsou antény jednou z nejdůležitějších součástí. Dobrý návrh antény může snížit systémové požadavky a zlepšit celkový výkon systému. Klasickým příkladem je televize, kde lze příjem vysílání zlepšit použitím vysoce výkonných antén. Antény jsou pro komunikační systémy tím, čím jsou pro člověka oči.
2. Klasifikace antén
Trychtýřová anténa je planární anténa, mikrovlnná anténa s kruhovým nebo obdélníkovým průřezem, která se na konci vlnovodu postupně otevírá. Je to nejrozšířenější typ mikrovlnné antény. Její vyzařovací pole je určeno velikostí apertury trychtýře a typem šíření. Vliv stěny trychtýře na vyzařování lze vypočítat pomocí principu geometrické difrakce. Pokud délka trychtýře zůstane nezměněna, velikost apertury a kvadratický fázový rozdíl se budou s rostoucím úhlem otevření trychtýře zvyšovat, ale zisk se s velikostí apertury nezmění. Pokud je třeba rozšířit frekvenční pásmo trychtýře, je nutné snížit odraz na krčku a apertuře trychtýře; odraz se bude s rostoucí velikostí apertury snižovat. Struktura trychtýřové antény je relativně jednoduchá a vyzařovací diagram je také relativně jednoduchý a snadno se ovládá. Obecně se používá jako středně směrová anténa. Parabolické reflektorové trychtýřové antény se širokou šířkou pásma, nízkými postranními laloky a vysokou účinností se často používají v mikrovlnné reléové komunikaci.
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
Struktura mikropáskové antény se obecně skládá z dielektrického substrátu, zářiče a zemní desky. Tloušťka dielektrického substrátu je mnohem menší než vlnová délka. Tenká kovová vrstva ve spodní části substrátu je spojena se zemní deskou a tato tenká kovová vrstva se specifickým tvarem je na přední straně vytvořena fotolitografickým procesem jako zářič. Tvar zářiče lze měnit mnoha způsoby podle požadavků.
Vzestup technologie mikrovlnné integrace a nové výrobní procesy podpořily vývoj mikropáskových antén. Ve srovnání s tradičními anténami jsou mikropáskové antény nejen malé, lehké, nízkoprofilové, snadno se přizpůsobují, ale také se snadno integrují, mají nízké náklady, jsou vhodné pro hromadnou výrobu a mají také výhody diverzifikovaných elektrických vlastností.
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5–27 GHz)
3. Štěrbinová anténa s vlnovodem
Štěrbinová anténa s vlnovodem je anténa, která využívá štěrbiny ve struktuře vlnovodu k dosažení vyzařování. Obvykle se skládá ze dvou rovnoběžných kovových desek tvořících vlnovod s úzkou mezerou mezi oběma deskami. Když elektromagnetické vlny procházejí mezerou vlnovodu, dochází k rezonančnímu jevu, čímž se v blízkosti mezery generuje silné elektromagnetické pole pro dosažení vyzařování. Díky své jednoduché struktuře může štěrbinová anténa s vlnovodem dosahovat širokopásmového a vysoce účinného vyzařování, takže se široce používá v radaru, komunikaci, bezdrátových senzorech a dalších oblastech v mikrovlnných a milimetrových vlnových pásmech. Mezi její výhody patří vysoká účinnost vyzařování, širokopásmové vlastnosti a dobrá odolnost proti rušení, takže je oblíbená u inženýrů a výzkumníků.
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 strukturou, která se vyznačuje širokou frekvenční odezvou a vysokou vyzařovací účinností. Dvě kuželové části bikónické antény jsou vzájemně symetrické. Díky této struktuře lze dosáhnout efektivního vyzařování v širokém frekvenčním pásmu. Obvykle se používá v oblastech, jako je spektrální analýza, měření záření a testování EMC (elektromagnetické kompatibility). Má dobré impedanční přizpůsobení a vyzařovací charakteristiky a je vhodná pro aplikační scénáře, které potřebují pokrýt více frekvencí.
RM-BCA2428-4 (24–28 GHz)
RM-BCA218-4 (2–18 GHz)
Spirálová anténa je širokopásmová anténa se spirálovou strukturou, která se vyznačuje širokou frekvenční odezvou a vysokou vyzařovací účinností. Spirálová anténa dosahuje polarizační diverzity a širokopásmových vyzařovacích charakteristik díky struktuře spirálových cívek a je vhodná pro radarové, satelitní komunikační a bezdrátové komunikační systémy.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2–18 GHz)
Chcete-li se dozvědět více o anténách, navštivte prosím:
Čas zveřejnění: 14. června 2024
