1. Uvod u antene
Antena je prelazna struktura između slobodnog prostora i dalekovoda, kao što je prikazano na slici 1. Prenosni vod može biti u obliku koaksijalnog voda ili šuplje cijevi (talasovoda), koji se koristi za prijenos elektromagnetne energije iz izvora. na antenu, ili sa antene na prijemnik. Prva je antena za odašiljanje, a druga je antena za prijem.
Slika 1 Putanja prijenosa elektromagnetne energije (izvor-prijenosna linija-prostor bez antene)
Prenos antenskog sistema u režimu prenosa sa slike 1 predstavljen je Thevenin ekvivalentom kao što je prikazano na slici 2, gde je izvor predstavljen idealnim generatorom signala, prenosni vod je predstavljen linijom sa karakterističnom impedansom Zc, a antena je predstavljena opterećenjem ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Otpor opterećenja RL predstavlja provodljivost i dielektrične gubitke povezane sa strukturom antene, dok Rr predstavlja otpor zračenja antene, a reaktansa XA se koristi za predstavljanje imaginarnog dijela impedanse povezane sa zračenjem antene. U idealnim uslovima, sva energija koju generiše izvor signala treba da se prenese na otpor zračenja Rr, koji se koristi za predstavljanje mogućnosti zračenja antene. Međutim, u praktičnim primjenama postoje gubici provodnika-dielektrika zbog karakteristika dalekovoda i antene, kao i gubici uzrokovani refleksijom (nepodudarnošću) između dalekovoda i antene. Uzimajući u obzir unutrašnju impedanciju izvora i zanemarujući gubitke u dalekovodu i refleksiji (nepodudarnosti), maksimalna snaga se daje anteni pod konjugovanim usklađivanjem.
Slika 2
Zbog neusklađenosti između dalekovoda i antene, reflektirani val od sučelja se superponira sa upadnim valom od izvora do antene kako bi se formirao stojeći val, koji predstavlja koncentraciju i skladištenje energije i tipičan je rezonantni uređaj. Tipičan uzorak stojećeg talasa prikazan je isprekidanom linijom na slici 2. Ako antenski sistem nije pravilno dizajniran, dalekovod može djelovati kao element za skladištenje energije u velikoj mjeri, a ne kao talasovod i uređaj za prijenos energije.
Gubici uzrokovani dalekovodom, antenom i stajaćim valovima su nepoželjni. Gubici u liniji mogu se minimizirati odabirom dalekovoda s malim gubicima, dok se gubici antene mogu smanjiti smanjenjem otpora gubitaka predstavljenog sa RL na slici 2. Stojeći valovi se mogu smanjiti, a skladištenje energije u liniji može se minimizirati usklađivanjem impedancije antenu (opterećenje) sa karakterističnom impedancijom linije.
U bežičnim sistemima, pored prijema ili odašiljanja energije, antene su obično potrebne da pojačaju zračenu energiju u određenim smjerovima i potisnu energiju zračenja u drugim smjerovima. Stoga, pored uređaja za detekciju, antene se moraju koristiti i kao uređaji za usmjeravanje. Antene mogu biti u različitim oblicima kako bi zadovoljile specifične potrebe. To može biti žica, otvor blende, zakrpa, sklop elementa (niz), reflektor, sočivo itd.
U bežičnim komunikacionim sistemima, antene su jedna od najkritičnijih komponenti. Dobar dizajn antene može smanjiti sistemske zahtjeve i poboljšati ukupne performanse sistema. Klasičan primjer je televizija, gdje se prijem emitiranja može poboljšati korištenjem antena visokih performansi. Antene su za komunikacijske sisteme ono što su oči za ljude.
2. Klasifikacija antena
1. Žičana antena
Žičane antene su jedna od najčešćih vrsta antena jer se nalaze gotovo svuda - automobili, zgrade, brodovi, avioni, svemirske letjelice itd. Postoje različiti oblici žičanih antena, kao što su pravolinijske (dipol), petljaste, spiralne, kao što je prikazano na slici 3. Okružne antene ne moraju biti samo kružne. Mogu biti pravokutnog, kvadratnog, ovalnog ili bilo kojeg drugog oblika. Kružna antena je najčešća zbog svoje jednostavne strukture.
Slika 3
2. Antene sa otvorom blende
Antene sa otvorom blende igraju veću ulogu zbog sve veće potražnje za složenijim oblicima antena i korištenja viših frekvencija. Neki oblici antena sa otvorom (piramidalne, konusne i pravougaone rog antene) prikazani su na slici 4. Ova vrsta antene je veoma korisna za aplikacije u avionima i svemirskim letelicama jer se mogu vrlo zgodno montirati na spoljašnji omotač letelice ili letelice. Osim toga, mogu se prekriti slojem dielektričnog materijala kako bi se zaštitili od oštre okoline.
Slika 4
3. Microstrip antena
Mikrotrakaste antene postale su veoma popularne 1970-ih, uglavnom za satelitske aplikacije. Antena se sastoji od dielektrične podloge i metalne zakrpe. Metalna zakrpa može imati mnogo različitih oblika, a pravokutna patch antena prikazana na slici 5 je najčešća. Mikrotrakaste antene imaju nizak profil, pogodne su za planarne i neplanarne površine, jednostavne su i jeftine za proizvodnju, imaju visoku robusnost kada se montiraju na krute površine i kompatibilne su sa MMIC dizajnom. Mogu se montirati na površinu aviona, svemirskih letjelica, satelita, projektila, automobila, pa čak i mobilnih uređaja i mogu biti konformno dizajnirani.
Slika 5
4. Antena u nizu
Karakteristike zračenja koje zahtijevaju mnoge aplikacije možda se ne mogu postići jednim elementom antene. Antenski nizovi mogu napraviti zračenje od elemenata sintetiziranih za proizvodnju maksimalnog zračenja u jednom ili više specifičnih smjerova, tipičan primjer je prikazan na slici 6.
Slika 6
5. Reflektorska antena
Uspjeh istraživanja svemira doveo je i do brzog razvoja teorije antena. Zbog potrebe za komunikacijom na ultra-velikim udaljenostima, antene s izuzetno velikim pojačanjem moraju se koristiti za prijenos i primanje signala milionima milja daleko. U ovoj aplikaciji, uobičajen oblik antene je parabolična antena prikazana na slici 7. Ova vrsta antene ima prečnik od 305 metara ili više, a tako velika veličina je neophodna da bi se postiglo veliko pojačanje potrebno za prenos ili prijem signala miliona miljama daleko. Drugi oblik reflektora je ugaoni reflektor, kao što je prikazano na slici 7 (c).
Slika 7
6. Lens antene
Leće se prvenstveno koriste za kolimaciju raspršene energije koja se upada kako bi se spriječilo širenje u neželjenim smjerovima zračenja. Prikladnom promjenom geometrije sočiva i odabirom pravog materijala, oni mogu pretvoriti različite oblike divergentne energije u ravne valove. Mogu se koristiti u većini aplikacija poput paraboličkih reflektorskih antena, posebno na višim frekvencijama, a njihova veličina i težina postaju vrlo velike na nižim frekvencijama. Lens antene su klasifikovane prema materijalu izrade ili geometrijskim oblicima, od kojih su neki prikazani na slici 8.
Slika 8
Da saznate više o antenama, posjetite:
Vrijeme objave: Jul-19-2024
