Вести - Вовед и класификација на некои заеднички антени

1. Вовед во Антени
Антената е преодна структура помеѓу слободниот простор и далноводот, како што е прикажано на слика 1. Далноводот може да биде во форма на коаксијална линија или шуплива цевка (брановодник), која се користи за пренос на електромагнетна енергија од извор на антена, или од антена до приемник. Првата е предавателна антена, а втората е антена за прием.

Слика 1 Патека за пренос на електромагнетна енергија (извор-далновод-простор без антена)

Преносот на антенскиот систем во режимот на пренос на Слика 1 е претставен со еквивалент на Тевенин како што е прикажано на слика 2, каде што изворот е претставен со идеален генератор на сигнал, далноводот е претставен со линија со карактеристична импеданса Zc, и антената е претставена со оптоварување ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Отпорот на оптоварување RL ги претставува спроводливите и диелектричните загуби поврзани со структурата на антената, додека Rr ја претставува отпорноста на зрачење на антената, а реактансата XA се користи за да го претстави имагинарниот дел од импедансата поврзана со зрачењето на антената. Во 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 способноста за зрачење на антената. Меѓутоа, во практичната примена, постојат загуби на проводник-диелектрик поради карактеристиките на далноводот и антената, како и загуби предизвикани од рефлексија (неусогласеност) помеѓу далноводот и антената. Имајќи ја предвид внатрешната импеданса на изворот и игнорирајќи ги загубите на далноводот и одразот (несовпаѓање), максималната моќност се обезбедува на антената под конјугирана совпаѓање.

Слика 2

Поради неусогласеноста помеѓу далноводот и антената, рефлектираниот бран од интерфејсот е надреден со ударниот бран од изворот до антената за да формира стоечки бран, кој претставува концентрација и складирање на енергија и е типичен резонантен уред. Типична шема на стоечки бранови е прикажана со точкастата линија на Слика 2. Ако системот за антена не е дизајниран правилно, далноводот може да дејствува како елемент за складирање на енергија во голема мера, наместо како брановоди и уред за пренос на енергија.
Загубите предизвикани од далекуводот, антената и стоечките бранови се непожелни. Загубите на линијата може да се минимизираат со избирање на далноводи со ниски загуби, додека загубите на антената може да се намалат со намалување на отпорот на загуба претставена со RL на слика 2. Стоечките бранови може да се намалат и складирањето енергија во линијата може да се минимизира со усогласување на импедансата на антената (оптоварување) со карактеристична импеданса на линијата.
Во безжичните системи, покрај примањето или преносот на енергија, антените обично се потребни за подобрување на зрачената енергија во одредени насоки и потиснување на зрачената енергија во други насоки. Затоа, покрај уредите за откривање, антените мора да се користат и како уреди за насочување. Антените можат да бидат во различни форми за да задоволат специфични потреби. Тоа може да биде жица, отвор, лепенка, склоп на елемент (низа), рефлектор, леќа итн.

Во системите за безжична комуникација, антените се една од најкритичните компоненти. Добриот дизајн на антената може да ги намали системските барања и да ги подобри севкупните перформанси на системот. Класичен пример е телевизијата, каде што приемот на емитување може да се подобри со користење на антени со високи перформанси. Антените за комуникациските системи се онакви какви што се очите за луѓето.

2. Класификација на антена
1. Жична антена
Жичените антени се еден од најчестите типови на антени бидејќи ги има речиси насекаде - автомобили, згради, бродови, авиони, вселенски летала итн. Постојат различни форми на жичени антени, како права линија (дипол), јамка, спирала, како што е прикажано на слика 3. Антените со јамка не треба само да бидат кружни. Тие можат да бидат правоаголни, квадратни, овални или која било друга форма. Кружната антена е најчеста поради неговата едноставна структура.

Слика 3

2. Антени со отвор
Антените со отворот играат 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 антени со рогови) се прикажани на слика 4. Овој тип на антена е многу корисен за апликации за авиони и вселенски летала бидејќи тие можат многу погодно да се монтираат на надворешната обвивка на авионот или вселенското летало. Покрај тоа, тие можат да бидат покриени со слој од диелектричен материјал за да се заштитат од суровата средина.

Слика 4

3. Микрострип антена
Микрострип антените станаа многу популарни во 1970-тите, главно за сателитски апликации. Антената се состои од диелектрична подлога и метална крпеница. Металната лепенка може да има многу различни форми, а најчестата е правоаголната антена прикажана на слика 5. Антените за микроленти имаат низок профил, погодни се за рамни и нерамнини површини, се едноставни и ефтини за производство, имаат висока робусност кога се монтираат на крути површини и се компатибилни со MMIC дизајните. Тие можат да се монтираат на површината на авиони, вселенски летала, сателити, проектили, автомобили, па дури и мобилни уреди и можат да бидат конформално дизајнирани.

Слика 5

4. Антена со низа
Карактеристиките на зрачење што ги бараат многу апликации може да не се постигнат со еден елемент на антената. Антенските низи можат да направат зрачење од елементите синтетизирани за да произведат максимално зрачење во една или повеќе специфични насоки, типичен пример е прикажан на Слика 6.

Слика 6

5. Рефлекторска антена
Успехот на истражувањето на вселената доведе и до брз развој на теоријата на антената. Поради потребата за комуникација на ултра долги растојанија, мора да се користат антени со екстремно високо засилување за пренос и примање сигнали оддалечени милиони милји. Во оваа апликација, 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 високата добивка потребна за пренос или примање сигнали од милиони милји подалеку. Друга форма на рефлектор е аголен рефлектор, како што е прикажано на Слика 7 (в).

Слика 7

6. Антени за леќи
Леќите првенствено се користат за усогласување на расфрланата енергија за да се спречи нејзиното ширење во насоки на несакана радијација. Со соодветно менување на геометријата на леќите и избирање на вистинскиот материјал, тие можат да претворат различни форми на дивергентна енергија во рамни 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 при пониски фреквенции. Антените за леќи се класифицирани според нивните градежни материјали или геометриски форми, од кои некои се прикажани на Слика 8.