Evo kratkog načina da saznate o različitim vrstama antena

Evo kratkog načina da saznate o različitim vrstama antena

U ovo moderno doba bežična komunikacija , mnogi inženjeri pokazuju interes za specijalizaciju u komunikacijskim poljima, ali to zahtijeva osnovno znanje o temeljnim komunikacijskim konceptima kao što su vrste antena, elektromagnetsko zračenje i različiti fenomeni povezani s širenjem itd. U slučaju bežičnih komunikacijskih sustava, antene imaju istaknuto mjesto ulogu dok učinkovito pretvaraju elektroničke signale u elektromagnetske valove.



Vrste antena

Vrste antena

Antene su osnovne komponente bilo kojeg strujni krug jer pružaju međusobno povezane veze između odašiljača i slobodnog prostora ili između slobodnog prostora i prijamnika. Prije nego što razgovaramo o vrstama antena, postoji nekoliko svojstava koja treba razumjeti. Osim ovih svojstava, detaljno pokrivamo i različite vrste antena koje se koriste u komunikacijskom sustavu.






Svojstva antena

  • Dobivanje antene
  • Otvor
  • Usmjerenost i širina pojasa
  • Polarizacija
  • Efektivna duljina
  • Polarni dijagram

Pojačanje antene: Parametar koji mjeri stupanj usmjerenosti radijalnog uzorka antene poznat je kao pojačanje. Antena s većim pojačanjem učinkovitija je u svom zračenju. Antene su dizajnirane na takav način da se snaga povećava u željenom smjeru, a smanjuje u neželjenim smjerovima.

G = (snaga koju zrači antena) / (snaga koju zrači referentna antena)



Otvor: Ovaj otvor je poznat i kao efektivni otvor antene koji aktivno sudjeluje u prijenosu i primanju elektromagnetskih valova. Snaga koju prima antena povezuje se s kolektivnim područjem. Ovo prikupljeno područje antene poznato je kao učinkoviti otvor blende.

Pr = Pd * A vati
A = pr / pd m2


Usmjerenost i širina pojasa: Direktiva antene definirana je kao mjera koncentriranog zračenja snage u određenom smjeru. To se može smatrati sposobnošću antene da usmjeri zračenje u određenom smjeru. Također se može primijetiti kao omjer intenziteta zračenja u određenom smjeru i prosječnog intenziteta zračenja. Propusnost je jedan od željenih parametara za odabir antene. Može se definirati kao opseg frekvencija preko kojih antena može pravilno zračiti i primati energiju.

Polarizacija: Elektromagnetski val lansiran iz antene može se polarizirati okomito i vodoravno. Ako se val polarizira u okomitom smjeru, tada je E vektor okomit i potrebna mu je okomita antena. Ako je vektor E u vodoravnom položaju, treba mu vodoravna antena da ga pokrene. Ponekad se koristi kružna polarizacija, to je kombinacija vodoravnog i okomitog načina.

Efektivna duljina: Efektivna duljina parametar je antena koji karakterizira učinkovitost antena u prijenosu i primanju elektromagnetskih valova. Efektivna duljina može se definirati za antene za odašiljanje i za prijam. Odnos EMF-a na ulazu prijamnika i intenziteta električnog polja koji se javlja na anteni poznat je kao efektivna duljina prijemnika. Učinkovita duljina odašiljača može se definirati kao duljina slobodnog prostora u vodiču, a raspodjela struje po njegovoj duljini stvara isti intenzitet polja u bilo kojem smjeru zračenja.

Efektivna duljina = (Područje pod neujednačenom distrubucijom struje) / (Pod područje pod ravnomjernom raspodjelom struje)

Polarni dijagram: Najznačajnije svojstvo antene je njezin dijagram zračenja ili polarni dijagram. U slučaju odašiljačke antene, ovo je radnja koja raspravlja o snazi ​​energetskog polja koje zrači antena u različitim kutnim smjerovima, kao što je prikazano na donjoj plohi. Grafikon se također može dobiti i za vertikalnu i za vodoravnu ravninu - a također se naziva vertikalnim i vodoravnim uzorcima.

Do sada smo pokrivali svojstva antena, a sada ćemo raspravljati o različitim vrstama antena koje se koriste za različite primjene.

Vrste antena

Prijavite periodične antene

  • Pramčane antene
  • Log-Periodični dipolni niz

Žičane antene

  • Kratka dipolna antena
  • Dipol antena
  • Monopolna antena
  • Petlja antena

Putujući val antena

  • Spiralne antene
  • Yagi-Uda antene

Mikrovalne antene

  • Pravokutne mikrotrakaste antene
  • Planarne obrnuto-F antene

Reflektorske antene

  • Kutni reflektor
  • Parabolični reflektor

1. Log-Periodične antene

Periodična antena dnevnika

Periodična antena dnevnika

Periodična antena dnevnika također je imenovana kao periodični niz dnevnika. Riječ je o višedelnoj usmjerenoj anteni uskog snopa koja radi na širokom rasponu frekvencija. Ova je antena izrađena od niza dipola smještenih duž osi antene u različitim vremenskim intervalima praćenim logaritamskom funkcijom frekvencije. Log-periodična antena koristi se u širokom spektru aplikacija gdje je potrebna promjenjiva širina pojasa, zajedno s pojačanjem i usmjerenošću antene.

Leptir-antene

Pramčana kravata antena

Pramčana kravata antena

Leptir-antena poznata je i kao Bikonična antena ili Leptir antena. Bikonična antena je svesmjerna širokopojasna antena. Prema veličini ove antene, ona ima niskofrekventni odziv i djeluje kao visokopropusni filtar. Kako frekvencija ide prema višim granicama, dalje od projektne frekvencije, dijagram zračenja antene se iskrivljuje i širi.

Većina leptir-kravata antene su derivati ​​bikoničnih antena. Diskone je kao vrsta polubikonične antene. Antena s leptir-mašnom je ravninska i prema tome usmjerena.

Log-Periodični dipolni niz

Dnevnik Periodična dipol antena

Dnevnik Periodična dipol antena

Najčešća vrsta antene koja se koristi u tehnologija bežične komunikacije je log-periodični dipolni niz koji u osnovi sadrži brojne dipolne elemente. Te antene s dipolnim nizom smanjuju se od stražnjeg do prednjeg kraja. Prednji zrak ove RF antene dolazi s manjeg prednjeg kraja.

Element na stražnjem kraju polja velike je veličine s pola valne duljine koja radi u niskofrekventnom opsegu. Razmak između elementa smanjuje se prema prednjem kraju niza u kojem su smješteni najmanji nizovi. Tijekom ove operacije, kako frekvencija varira, odvija se glatki prijelaz duž niza elemenata, što dovodi do stvaranja aktivne regije.

2. Žičane antene

Žičana antena

Žičana antena

Žičane antene poznate su i kao linearne ili zakrivljene antene. Te su antene vrlo jednostavne, jeftine i koriste se u širokom spektru primjena. Te se antene dalje dijele na četiri kako je objašnjeno u nastavku.

Dipol antena

Dipolna antena jedno je od najjednostavnijih poravnanja antene. Ova dipolna antena sastoji se od dvije tanke metalne šipke sa sinusnom razlikom napona između njih. Duljina šipki odabrana je na takav način da imaju četvrtinu valne duljine na radnim frekvencijama. Te se antene koriste za projektiranje vlastitih antena ili drugih antena. Vrlo su jednostavni za konstrukciju i upotrebu.

Dipol antena

Dipolna antena sastoji se od dvije metalne šipke kroz koje prolaze struja i frekvencija. Taj tok struje i napona stvara elektromagnetski val i radio signali se zrače. Antena se sastoji od zračećeg elementa koji razdvaja šipke i stvara protok struje kroz središte pomoću dovodnika na odašiljaču koji se prima iz prijemnika. Različite vrste dipolnih antena koje se koriste kao RF antene uključuju poluvalne, višestruke, presavijene, nerezonantne i tako dalje.

Kratko dipolna antena:

Kratka dipolna antena

Kratka dipolna antena

Najjednostavnija je od svih vrsta antena. Ova antena je žica s otvorenim krugom u kojoj kratki označava 'u odnosu na valnu duljinu', tako da ova antena daje prednost veličini žice u odnosu na valnu duljinu frekvencije rada. Potrebno je uzeti u obzir apsolutnu veličinu dipolne antene. Kratka dipolna antena sastoji se od dva kolinearna vodiča koji su postavljeni kraj do kraja, s malim razmakom između vodiča dovodnikom. Dipol se smatra kratkim ako je duljina zračećeg elementa manja od desetine valne duljine.

L<λ/10

Kratka dipolna antena izrađena je od dva kolinearna vodiča koji su postavljeni kraj do kraja, s malim razmakom između vodiča dovodnikom.

Kratko dipolna antena rijetko je zadovoljavajuća sa stajališta učinkovitosti, jer se većina snage koja ulazi u ovu antenu raspršuje jer toplina i otporni gubici također postupno postaju visoki.

Monopolna antena

Monopolna antena je polovica jednostavne dipolne antene smještene iznad uzemljene ravnine, kao što je prikazano na donjoj slici.

Uzorak zračenja iznad uzemljene ravnine bit će isti kao poluvalna dipolna antena, međutim, ukupna snaga zračenja upola je manja od dipola koje polje zrači samo u području gornje hemisfere. Usmjerenost ovih antena postaje dvostruka u usporedbi s dipolnim antenama.

Monopolne antene također se koriste kao antene montirane na vozilu jer pružaju potrebnu ravninu uzemljenja za antene montirane iznad zemlje.

Petlja antena

Petlja antena

Petlja antena

Petljaste antene imaju slične karakteristike i s dipolnim i s monopolnim antenama jer su jednostavne i jednostavne za izradu. Petljaste antene dostupne su u različitim oblicima poput kružnih, eliptičnih, pravokutnih itd. Osnovne karakteristike petljaste antene neovisne su o njenom obliku. Široko se koriste u komunikacijskim vezama s frekvencijom od oko 3 GHz. Te se antene mogu koristiti i kao sonde za elektromagnetsko polje u mikrovalnim pojasevima.

Opseg antene s petljom određuje učinkovitost antene sličnu onoj dipolnih i monopolnih antena. Te se antene nadalje klasificiraju u dvije vrste: električno male i električno velike na temelju opsega petlje.

Električno antena s malim krugom ———> Opseg≤λ⁄10

Električno velika petlja antena ———> Opseg≈λ

Električno male petlje jednog zavoja imaju malu otpornost na zračenje u usporedbi s otpornošću na gubitke. Otpor zračenja antena s malim krugom može se poboljšati dodavanjem više zavoja. Višeokretne petlje imaju bolju otpornost na zračenje čak i ako imaju manju učinkovitost.

Antena za malu petlju

Antena za malu petlju

Zbog toga se antena s malim krugom uglavnom koristi kao prijemna antena gdje gubici nisu obvezni. Male petlje se ne koriste kao prijenosne antene zbog njihove niske učinkovitosti.

Antene rezonantne petlje su relativno velike i usmjeravaju se djelovanjem valne duljine. Poznate su i kao antene velike petlje jer se koriste na višim frekvencijama, poput VHF i UHF, pri čemu je njihova veličina prikladna. Mogu se promatrati kao preklopljena dipolna antena i deformirati u različite oblike poput sferne, kvadratne itd., I imaju slične karakteristike poput visoke učinkovitosti zračenja.

3. putujuće valne antene

Spiralne antene

Spiralne antene poznate su i kao spiralne antene. Imaju relativno jednostavne strukture s jednom, dvije ili više žica, od kojih svaka rana tvori zavojnicu, obično potpomognutu ravninom tla ili oblikovanim reflektorom i vođenu odgovarajućim napojem. Najčešći dizajn je jedna žica oslonjena na zemlju i napojena koaksijalnom linijom.

Općenito, svojstva zračenja spiralne antene povezana su s ovom specifikacijom: električna veličina konstrukcije, pri čemu je ulazna impedancija osjetljivija na visinu koraka i žice.

Spiralna antena

Spiralna antena

Spiralne antene imaju dva prevladavajuća načina zračenja: normalni način rada i aksijalni način rada. Aksijalni način rada koristi se u širokom rasponu primjena. U normalnom su načinu dimenzije zavojnice male u usporedbi s valnom duljinom. Ova antena djeluje kao kratka dipolna ili monopolna antena. U aksijalnom načinu, dimenzije zavojnice su iste u usporedbi s valnom duljinom. Ova antena radi kao usmjerena antena.

Yagi-Uda antena

Yagi-Uda antena

Yagi-Uda antena

Druga antena koja koristi pasivne elemente je Yagi-Uda antena . Ova vrsta antene je jeftina i učinkovita. Može se konstruirati s jednim ili više reflektorskih elemenata i jednim ili više elemenata režije. Yagi antene mogu se izraditi korištenjem antene s jednim reflektorom, aktivnim preklopljenim dipolnim elementom i vodilicama, postavljenim za vodoravnu polarizaciju u smjeru naprijed.

4. Mikrovalne antene

Antene koje rade na mikrovalnim frekvencijama poznate su kao mikrovalne antene . Te se antene koriste u širokom spektru primjena.

Pravokutne mikrotrakaste antene

Pravokutne mikrotrakaste antene

Pravokutne mikrotrakaste antene

Za svemirske letjelice ili zrakoplove - na temelju specifikacija poput veličine, težine, cijene, performansi, jednostavnosti instalacije itd. - preferiraju se antene niskog profila. Te su antene poznate kao pravokutne mikrotrakaste antene ili zakrpne antene, jer im je potreban samo prostor za dovodni vod koji je obično postavljen iza ravnine tla. Glavni nedostatak upotrebe ovih antena je njihova neučinkovita i vrlo uska širina pojasa, koja je obično djelić posto ili, najviše, nekoliko posto.

Planarne obrnuto-F antene

Planarna invertirana-F antena može se smatrati vrstom linearne invertirane F antene (IFA) kod koje je žicani zračni element zamijenjen pločom radi povećanja širine pojasa. Prednost ovih antena je u tome što se mogu sakriti u kućište mobilnog uređaja u usporedbi s različitim vrstama antena poput biča, šipke ili spiralnih antena itd. Druga prednost je što mogu smanjiti povratno zračenje prema vrhu antena upijajući snagu, što povećava učinkovitost. Omogućuju visoku dobit u vodoravnom i okomitom stanju. Ova je značajka najvažnija za bilo koju vrstu antena koje se koriste u bežičnim komunikacijama.

5. Reflektorske antene

Kutna reflektorska antena

Kutna reflektorska antena

Kutna reflektorska antena

Antena koja se sastoji od jednog ili više dipolnih elemenata postavljenih ispred kutnog reflektora, poznata je kao antena za kutni reflektor. Usmjerenost bilo koje antene može se povećati pomoću reflektora. U slučaju žičane antene, provodni list se koristi iza antene za usmjeravanje zračenja u smjeru naprijed.

Parabolično-reflektorska antena

Zračna površina parabolične antene ima vrlo velike dimenzije u usporedbi s valnom duljinom. Geometrijska optika, koja ovisi o zrakama i prednjim dijelovima valova, koristi se da bi se znalo o određenim značajkama ovih antena. Određena važna svojstva ovih antena mogu se proučavati pomoću zračne optike, a ostalih antena pomoću teorije elektromagnetskog polja.

Parabolična antena

Parabolična antena

Jedno od korisnih svojstava ove antene je pretvorba divergirajućeg sfernog vala u paralelni val koji stvara uski snop antene. Različite vrste sirovina koje koriste ovaj parabolični reflektor uključuju hranjenje roga, kartezijansko hranjenje i dipolno hranjenje.

U ovom ste članku proučavali različite vrste antena i njihove primjene u bežičnim komunikacijama te upotrebu antena u prijenosu i primanju podataka. Za bilo kakvu pomoć u vezi s ovim člankom kontaktirajte nas komentarom u odjeljku za komentare u nastavku.

fotografija Zasluge: