Antena je specijalizirani uređaj koji može zračiti određenu količinu energije unutar određenog smjera za bolji izlazni prijenos. Za učinkovitiji izlaz, dodano mu je još nekoliko antenskih elemenata koji su poznati kao antenski nizovi. Jedna antena ima dobru usmjerenost, ali donekle ne uspijeva u prijenosu signala do prijamnika s gubicima, pa se koristi antenski niz. Dakle, u toliko mnogo aplikacija koje trebamo antene s iznimno visokim karakteristikama usmjerenosti koje se mogu poboljšati povećanjem električne veličine antene. Povećanje dimenzija antene bez povećanja veličine pojedinačnih elemenata znači formiranje elemenata antenskog niza. Ovaj članak govori o pregledu antenski niz – vrste i njihov rad s aplikacijama.
Što je antenski niz?
Definicija antenskog niza je; skupina antena koje su raspoređene tako da tvore jednu antenu za generiranje uzoraka zračenja, ali ih ne generiraju pojedinačne antene. Tako će skup antena raditi zajedno za prijenos ili prijem radio signala. Projektiranje i održavanje ove antene su isplativi jer je svaka antena manja. Dolje je prikazan dijagram antenskog niza.
Za antenski niz, odgovarajući razmak i faza moraju se dati tijekom konfiguriranja. Jednom kad antene odašilju signal na vrlo velike udaljenosti, tada je bilo potrebno da moraju imati visoku usmjerenost jer se signal deformira i izobličuje tijekom prijenosa s jednog kraja na drugi. Iako jedna antena odašilje s dobrom usmjerenošću, ne uspijeva prenijeti signal od odašiljača do prijemnika bez gubitaka. Dakle, ovo je glavni razlog za korištenje antenskog niza.
Dizajn antenskog niza
Antenski niz je dizajniran raspoređivanjem nekoliko antena kako bi se napravio jedinstveni sustav koji osigurava visoko usmjereno pojačanje. Antene unutar niza moraju biti pravilno raspoređene i u odgovarajućoj fazi tako da se neovisni doprinos svake antene unutar rasporeda u istom smjeru zbraja, dok se u ostalim smjerovima poništava. Ovakav raspored poboljšava usmjerenost sustava. Nakon što su sve antene unutar sustava raspoređene u ravnoj liniji, to je poznato kao linearni antenski niz.
Antenski niz radi
Antenski niz je skup različitih antenskih elemenata. Općenito, višeelementni niz koristi poluvalnu dipolnu antenu. Ova antena ima višesmjerni uzorak zračenja tako da se valovi emitiraju iznad širokog kuta. Kako bi se poboljšala sposobnost ovih antena da emitiraju posebno u jednom smjeru, ove antene su jednostavno raspoređene u obliku niza s odgovarajućim razmakom. Ti se nizovi istovremeno pobuđuju davanjem struje odgovarajućom fazom.
Općenito u nizu antena, struje unutar različitih antenskih elemenata su u fazi ako postižu najvišu vrijednost pri istovremenom protjecanju kroz sličan smjer. Dakle, kada se elementi antene napajaju odgovarajućom fazom iz svakog elementa niza, sferni valovi se superponiraju zbog smetnji i generiraju radio val. Ovdje u sustavu, smetnje mogu biti ili konstruktivne (ili) destruktivne i potpuno ovise o zračenju valova od strane elemenata.
Kao rezultat toga, ako su emitirani valovi iz elemenata antene u fazi, oni se korisno zbrajaju, tako da se povećava snaga zračenja. Dok, ako valovi emitirani iz pojedinačnih elemenata nisu u fazi, tada se destruktivno dodaju kako bi se međusobno poništili. Dakle, to može uzrokovati smanjenje snage zračenja.
Na ovaj način, emitirana zračenja iz elemenata niza su u fazi i zbrajaju se kako bi se dobio usmjereni snop koji ima maksimalnu snagu tako da može putovati na velike udaljenosti. Dakle, dijagram zračenja koji daje antenski niz ima glavni snop koji daje snažan snop u jednom smjeru. Kada se broj elemenata u nizu poveća, glavni snop postaje uži, a manji bočni snopovi određuju povećanje pojačanja koje daje antena.
Vrste antenskih nizova
Antenski nizovi klasificirani su u četiri tipa antenskih nizova s širokim bočnim, krajnjim, kolinearnim i parazitnim antenskim nizovima, pri čemu se o svakom tipu raspravlja u nastavku.
Široki antenski niz
Dolje je prikazan raspored širokih antenskih nizova gdje su različiti identični elementi paralelno raspoređeni duž linije osi antene. U ovoj vrsti rasporeda, elementi su vodoravno raspoređeni na jednakoj udaljenosti jedan od drugog i svaki element se napaja strujom slične faze i veličine.
Kad god su elementi u ovom rasporedu pod naponom, tada će se maksimum zračenja emitirati sa široke strane, što znači normalan smjer prema osi niza, dok će određena količina zračenja biti emitirana iz drugih smjerova. Dakle, pruža dvosmjerni uzorak zračenja jer zrači unutar oba smjera duž širine. Stoga je u ovom rasporedu smjer zračenja zajednički za os niza i ravninu položaja elementa. Dijagram zračenja široke antenske rešetke prikazan je dolje.
Dijagram zračenja široke antenske rešetke je okomit jer je poravnanje elementa vodoravno.
Ako želimo promijeniti uzorak zračenja iz dvosmjernog u jednosmjerni, tada sličan niz treba postaviti na udaljenosti λ/4 iza ovog antenskog niza i pobuđivati repliku niza kroz struju koja ima fazni vod od 90°. Obično, broj elemenata unutar ovog rasporeda ovisi o raspoloživom prostoru s potrebom za troškovima i širinom grede, dok se duljina niza uzima između 2 λ do 10 λ. Općenito, ovi antenski nizovi se koriste u inozemnim sustavima emitiranja.
End-Fire antenski niz
Raspored antenskih nizova s krajnjim paljenjem isti je kao elementi u rasporedu bočnih antena, ali glavna razlika između ove dvije konfiguracije je način pobude. U ovom rasporedu, elementi se općenito napajaju izvan faze sa 180°, dok se u širokom rasporedu svaki element napaja strujom slične faze. U ovom rasporedu, maksimalno zračenje se postiže duž osi niza.
Dakle, kako bi se dobio jednosmjerni uzorak zračenja, ovaj potpuni identični raspored elemenata jednostavno se napaja strujom ekvivalentne amplitude, međutim, faza se kontinuirano mijenja duž linije. Dakle, može se reći da end-fire antenski niz generira jednosmjerni uzorak zračenja najvećim zračenjem koje se javlja kroz os antenskog niza.
U gornjem dijagramu uzorka zračenja, glavna udaljenost između elemenata unutar ovog rasporeda obično se shvaća kao λ/4 (ili) 3λ/4. Stoga se ovi nizovi najčešće koriste u komunikaciji od točke do točke i prikladni su za visoke, srednje i niske frekvencije.
Kolinearni niz
U kolinearnom nizu, elementi antene su jednostavno raspoređeni u jednoj liniji od jednog kraja do drugog što znači jedan za drugim. Dakle, ovaj raspored može biti vodoravan ili okomit. Dolje je prikazan kolinearni niz s horizontalnim rasporedom.
Za sve elemente antene, pobudu osiguravaju struje iste faze i veličine za sve elemente. Slično širokom nizu, ovo također osigurava zračenje u normalnom smjeru prema osi antenskog niza. Stoga je dijagram zračenja kolinearnog niza donekle povezan s nizom širokih antena.
Ovaj raspored jednostavno nudi najveći dobitak kad god su elementi razmaknuti na udaljenosti od 0,3 do 0,5λ, ali to može uzrokovati konstrukcijske probleme kao i probleme s napajanjem unutar antenskog niza. Dakle, elementi su raspoređeni bliže jedan drugome.
Uzorak zračenja kolinearnog niza prikazan je gore. Ovdje treba napomenuti da se s povećanjem duljine niza povećava i usmjerenost. Općenito, općenito se koristi kolinearni niz s dva elementa jer podržava višepojasni rad, ali ponekad neke aplikacije koriste kombinaciju nizova široke strane, krajnje vatre i kolinearnih nizova jer to povećava usmjerenost i pojačanje do vrlo visokog raspona.
Parazitski niz
Višeelementni nizovi poput parazitnih antenskih elemenata raspoređeni su parazitski što osigurava maksimalni dobitak usmjerenosti bez napajanja svakog elementa niza. Ova vrsta rasporeda jednostavno pomaže u rješavanju problema dovodne linije jer ne osigurava izravnu pobudu svakom elementu antenskog niza. Parazitski raspored antena prikazan je dolje.
Elementi koji se ne napajaju izravno poznati su kao parazitski elementi i oni jednostavno crpe svoju snagu iz emitiranog zračenja od strane pokretanog elementa koji je prisutan u blizini. Kao rezultat toga, parazitni elementi se aktiviraju elektromagnetskom spregom jer je pogonski element u blizini.
Parazitni elementi antenskog niza nisu izravno pobuđeni, ali se oslanjaju na pobudu isporučenu prema pogonskom elementu. Dakle, inducirana struja unutar parazitskog elementa uzrokovana pokretanim elementom određena je udaljenošću između ova dva elementa i njihovim podešavanjem.
Stoga se proizvodi jednosmjerni uzorak zračenja s razmakom razdvajanja 'λ/4' i faznom razlikom od 90° između pokretačkih i parazitskih elemenata. Dakle, uzorak zračenja ovog niza jednostavno stvara reflektor postavljen iza pogonskog elementa, koji uključuje valove reflektirane unatrag prema valu naprijed. Frekvencija raspona za ove vrste antenskih nizova kreće se od 100 – 1000 MHz.
Što je Antenna Array Gain?
Dobitak antenskog niza može se definirati kao omjer intenziteta unutar određenog smjera prema intenzitetu dobivenog zračenja ako se slična snaga zrači s jednim izotropnim radijatorom.
Koja je svrha antenskog niza?
Svrha antenskog niza je odašiljanje/prijem radio valova radeći kao jedna antena.
Što je dobro pojačanje antene?
Dobro pojačanje antene je 3 dB, 6 dB, itd.
Što je antenski niz?
Antenski niz je skupina antena koje su povezane u jednu antenu.
Što je faktor antenskog niza?
Faktor antenskog niza je funkcija položaja antene unutar niza i korištenih težina. Dakle, ovaj faktor može značajno promijeniti svojstva usmjerenosti određenog elementa antene. Stoga se ovaj fenomen uglavnom opaža kada su antene spojene zajedno.
Prednosti i nedostatci
Prednosti antenskog niza uključuju sljedeće.
- Jačina signala se vrlo snažno povećava.
- Može se postići visoka usmjerenost.
- Veličina malih režnjeva je drastično smanjena.
- Moguće je postići visok omjer S/N.
- Mogu se postići veliki dobici.
- Količina rasipanja energije je smanjena.
- Postizanje boljih rezultata je moguće.
- Dizajn antenskog niza jednostavno podržava bolje performanse antene.
Nedostaci antenskog niza uključuju sljedeće.
- Antenski nizovi su skupi.
- Otporni gubici će se povećati.
- Zahtijeva visoko održavanje.
- Montaža je teška.
- Zauzima ogroman vanjski prostor.
Prijave
Primjene antenskog niza uključuju sljedeće.
- Antenski niz je od velike pomoći u povećanju ukupnog dobitka, povećanju SINR (omjer signala i smetnje plus šum), poništavanju smetnji, pružanju različitog prijema, pomicanju niza u određenom smjeru, mjerenju smjera dolaska dolaznih signala itd.
- Antenski niz se koristi u bežičnim, vojnim radar , i satelitske komunikacije .
- Oni se koriste unutar astronomskih promatranja.
- Oni su uglavnom primjenjivi u komunikacijama na daljinu i također mobilnim komunikacijama.
- Koriste se gdje god je potrebna visoka snaga signala za prijenos i prijem na velike udaljenosti.
Dakle, ovo je pregled antene nizovi – rad s aplikacijama. Antenski niz jednostavno koristi nekoliko antena za hvatanje i prijenos signala u različitim smjerovima. Dakle, antenski niz se uglavnom koristi za povećanje kvalitete i dometa našeg signala. Ovdje je pitanje za vas, koja je funkcija antene?
