Вести - Вовед и класификација на некои вообичаени антени

1. Вовед во антените
Антената е преодна структура помеѓу слободен простор и преносна линија, како што е прикажано на Слика 1. Преносната линија може да биде во форма на коаксијална линија или шуплива цевка (брановодна), која се користи за пренесување на електромагнетна енергија од извор до антена или од антена до приемник. Првата е предавателна антена, а втората е приемна антена.

Слика 1 Патека на пренос на електромагнетна енергија (извор-преносна линија-антена слободен простор)

Преносот на антенскиот систем во режимот на пренос од Слика 1 е претставен со Тевениновиот еквивалент како што е прикажано на Слика 2, каде што изворот е претставен со идеален генератор на сигнали, преносната линија е претставена со линија со карактеристична импеданса Zc, а антената е претставена со оптоварување ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Отпорот на оптоварување RL ги претставува спроводливоста и диелектричните загуби поврзани со структурата на антената, додека Rr го претставува отпорот на зрачење на антената, а реактансата XA се користи за да го претстави имагинарниот дел од импедансата поврзана со зрачењето на антената. Под идеални услови, целата енергија генерирана од изворот на сигналот треба да се пренесе на отпорот на зрачење Rr, кој се користи за да се претстави капацитетот за зрачење на антената. Сепак, во практичните апликации, постојат спроводно-диелектрични загуби поради карактеристиките на преносната линија и антената, како и загуби предизвикани од рефлексија (несовпаѓање) помеѓу преносната линија и антената. Земајќи ја предвид внатрешната импеданса на изворот и игнорирајќи ги загубите на преносната линија и рефлексијата (несовпаѓање), максималната моќност се обезбедува на антената при конјугирано совпаѓање.

Слика 2

Поради несовпаѓањето помеѓу преносниот вод и антената, рефлектираниот бран од интерфејсот се надвиснува на инцидентниот бран од изворот до антената за да формира стоечки бран, кој претставува концентрација и складирање на енергија и е типичен резонантен уред. Типичен модел на стоечки бран е прикажан со испрекинатата линија на Слика 2. Ако антенскиот систем не е правилно дизајниран, преносниот вод може да дејствува како елемент за складирање на енергија во голема мера, наместо како брановоден и уред за пренос на енергија.
Загубите предизвикани од далноводот, антената и стоечките бранови се непожелни. Загубите во линијата може да се минимизираат со избирање на далноводи со ниски загуби, додека загубите во антената може да се намалат со намалување на отпорот на загубите претставен со RL на Слика 2. Стоечките бранови може да се намалат, а складирањето на енергија во линијата може да се минимизира со усогласување на импедансата на антената (оптоварувањето) со карактеристичната импеданса на линијата.
Во безжичните системи, покрај примањето или пренесувањето на енергија, антените обично се потребни за да ја зголемат зрачената енергија во одредени насоки и да ја потиснат зрачената енергија во други насоки. Затоа, покрај уредите за детекција, антените мора да се користат и како насочни уреди. Антените можат да бидат во различни форми за да ги задоволат специфичните потреби. Може да бидат жица, отвор, крпеница, склоп на елементи (низа), рефлектор, леќа итн.

Во безжичните комуникациски системи, антените се една од најкритичните компоненти. Добриот дизајн на антената може да ги намали системските барања и да ги подобри целокупните перформанси на системот. Класичен пример е телевизијата, каде што приемот на емитување може да се подобри со користење на високо-перформансни антени. Антените се за комуникациските системи она што очите се за луѓето.

2. Класификација на антени
1. Жична антена
Жичните антени се еден од најчестите типови антени бидејќи се наоѓаат речиси насекаде - автомобили, згради, бродови, авиони, вселенски летала итн. Постојат различни форми на жичени антени, како што се права линија (дипол), јамчеста, спирална, како што е прикажано на Слика 3. Јамчестите антени не треба само да бидат кружни. Тие можат да бидат правоаголни, квадратни, овални или било која друга форма. Кружната антена е најчеста поради нејзината едноставна структура.

Слика 3

2. Антени со отвор
Антените со отвор играат сè поголема улога поради зголемената побарувачка за посложени форми на антени и користењето на повисоки фреквенции. Некои форми на антени со отвор (пирамидални, конусни и правоаголни роговидни антени) се прикажани на Слика 4. Овој тип на антена е многу корисен за апликации во авиони и вселенски летала бидејќи може многу лесно да се монтира на надворешната обвивка на авионот или вселенското летало. Покрај тоа, може да се покријат со слој диелектричен материјал за да се заштитат од сурови средини.

Слика 4

3. Микролета антена
Микролентните антени станаа многу популарни во 1970-тите, главно за сателитски апликации. Антената се состои од диелектрична подлога и метална крпеница. Металната крпеница може да има многу различни форми, а правоаголната крпеница прикажана на Слика 5 е најчеста. Микролентните антени имаат низок профил, се погодни за рамни и нерамнински површини, се едноставни и ефтини за производство, имаат висока робусност кога се монтираат на цврсти површини и се компатибилни со MMIC дизајните. Тие можат да се монтираат на површината на авиони, вселенски летала, сателити, ракети, автомобили, па дури и мобилни уреди и можат да бидат конформно дизајнирани.

Слика 5

4. Антена од низа
Карактеристиките на зрачење потребни за многу апликации може да не се постигнат со еден елемент на антената. Антенските низи можат да го направат зрачењето од синтетизираните елементи за да произведат максимално зрачење во една или повеќе специфични насоки, типичен пример е прикажан на Слика 6.

Слика 6

5. Рефлекторска антена
Успехот во истражувањето на вселената, исто така, доведе до брз развој на теоријата на антените. Поради потребата од комуникација на ултра-долги растојанија, антените со екстремно високо засилување мора да се користат за пренесување и примање сигнали од милиони милји оддалеченост. Во оваа примена, вообичаена форма на антена е параболичната антена прикажана на Слика 7. Овој тип на антена има дијаметар од 305 метри или повеќе, а толку голема големина е неопходна за да се постигне високото засилување потребно за пренесување или примање сигнали од милиони милји оддалеченост. Друга форма на рефлектор е аголен рефлектор, како што е прикажано на Слика 7 (в).

Слика 7

6. Антени на леќи
Леќите првенствено се користат за колимирање на инцидентната расфрлана енергија за да се спречи нејзино ширење во непосакувани насоки на зрачење. Со соодветна промена на геометријата на леќата и избор на вистинскиот материјал, тие можат да конвертираат различни форми на дивергентна енергија во рамнински бранови. Тие можат да се користат во повеќето апликации како параболични рефлекторски антени, особено на повисоки фреквенции, а нивната големина и тежина стануваат многу големи на пониски фреквенции. Антените на леќите се класифицираат според нивните материјали за конструкција или геометриски форми, од кои некои се прикажани на Слика 8.