1. Inleiding tot Antennas
'n Antenna is 'n oorgangstruktuur tussen vrye ruimte en 'n transmissielyn, soos getoon in Figuur 1. Die transmissielyn kan in die vorm van 'n koaksiale lyn of 'n hol buis (golfleier) wees, wat gebruik word om elektromagnetiese energie vanaf 'n bron oor te dra. na 'n antenna, of van 'n antenna na 'n ontvanger. Eersgenoemde is 'n uitsaaiantenna, en laasgenoemde is 'n ontvangsantenna.
Figuur 1 Elektromagnetiese energie-oordragpad (bron-transmissielyn-antenna-vrye ruimte)
Die transmissie van die antennastelsel in die transmissiemodus van Figuur 1 word voorgestel deur die Thevenin-ekwivalent soos in Figuur 2 getoon, waar die bron deur 'n ideale seingenerator voorgestel word, die transmissielyn deur 'n lyn met kenmerkende impedansie Zc voorgestel word, en die antenna word voorgestel deur 'n las ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Die lasweerstand RL verteenwoordig die geleiding en diëlektriese verliese wat met die antennastruktuur geassosieer word, terwyl Rr die stralingsweerstand van die antenna verteenwoordig, en die reaktansie XA word gebruik om die denkbeeldige deel van die impedansie wat met die antennastraling geassosieer word, voor te stel. Onder ideale toestande moet al die energie wat deur die seinbron gegenereer word na die stralingsweerstand Rr oorgedra word, wat gebruik word om die stralingsvermoë van die antenna voor te stel. In praktiese toepassings is daar egter geleier-diëlektriese verliese as gevolg van die eienskappe van die transmissielyn en die antenna, sowel as verliese wat veroorsaak word deur refleksie (wanpassing) tussen die transmissielyn en die antenna. Met inagneming van die interne impedansie van die bron en ignoreer die transmissielyn en refleksie (wanpassing) verliese, word die maksimum krag aan die antenna verskaf onder gekonjugeerde passing.
Figuur 2
As gevolg van die wanverhouding tussen die transmissielyn en die antenna, word die gereflekteerde golf vanaf die koppelvlak gesuperponeer met die invallende golf vanaf die bron na die antenna om 'n staande golf te vorm, wat energiekonsentrasie en berging verteenwoordig en 'n tipiese resonante toestel is. 'n Tipiese staande golfpatroon word getoon deur die stippellyn in Figuur 2. As die antennastelsel nie behoorlik ontwerp is nie, kan die transmissielyn in 'n groot mate as 'n energiebergingselement optree, eerder as as 'n golfleier en energie-oordragtoestel.
Die verliese wat veroorsaak word deur die transmissielyn, antenna en staande golwe is ongewens. Lynverliese kan geminimaliseer word deur laeverlies transmissielyne te kies, terwyl antennaverliese verminder kan word deur die verliesweerstand wat deur RL in Figuur 2 voorgestel word, te verminder. Staande golwe kan verminder word en energieberging in die lyn kan geminimaliseer word deur die impedansie van die antenna (lading) met die kenmerkende impedansie van die lyn.
In draadlose stelsels word, benewens die ontvang of uitstuur van energie, gewoonlik antennas benodig om uitgestraalde energie in sekere rigtings te verbeter en uitgestraalde energie in ander rigtings te onderdruk. Daarom moet antennas, benewens opsporingstoestelle, ook as rigtinggewende toestelle gebruik word. Antennas kan in verskillende vorms wees om aan spesifieke behoeftes te voldoen. Dit kan 'n draad, 'n opening, 'n pleister, 'n elementsamestelling (skikking), 'n reflektor, 'n lens, ens.
In draadlose kommunikasiestelsels is antennas een van die mees kritieke komponente. Goeie antenna-ontwerp kan stelselvereistes verminder en algehele stelselwerkverrigting verbeter. 'n Klassieke voorbeeld is televisie, waar uitsaai-ontvangs verbeter kan word deur hoëprestasie-antennas te gebruik. Antennas is vir kommunikasiestelsels wat oë vir mense is.
2. Antenna Klassifikasie
1. Draadantenne
Draadantennas is een van die mees algemene tipes antennas omdat hulle byna oral aangetref word – motors, geboue, skepe, vliegtuie, ruimtetuie, ens. Daar is verskeie vorms van draadantennas, soos reguitlyn (dipool), lus, spiraal, soos in Figuur 3 getoon. Lusantennas hoef nie net sirkelvormig te wees nie. Hulle kan reghoekig, vierkantig, ovaal of enige ander vorm wees. Die sirkelvormige antenna is die algemeenste vanweë sy eenvoudige struktuur.
Figuur 3
2. Aperture Antennas
Aperture antennas speel 'n groter rol as gevolg van die toenemende vraag na meer komplekse vorme van antennas en die benutting van hoër frekwensies. Sommige vorme van openingsantennas (piramidale, koniese en reghoekige horingantennas) word in Figuur 4 getoon. Hierdie tipe antenna is baie nuttig vir vliegtuig- en ruimtetuigtoepassings omdat hulle baie gerieflik op die buitenste dop van die vliegtuig of ruimtetuig gemonteer kan word. Daarbenewens kan hulle bedek word met 'n laag diëlektriese materiaal om hulle teen moeilike omgewings te beskerm.
Figuur 4
3. Mikrostrookantenna
Mikrostrookantennas het in die 1970's baie gewild geword, hoofsaaklik vir satelliettoepassings. Die antenna bestaan uit 'n diëlektriese substraat en 'n metaalpleister. Die metaal pleister kan baie verskillende vorms hê, en die reghoekige pleister antenna wat in Figuur 5 getoon word, is die algemeenste. Mikrostrook-antennas het 'n lae profiel, is geskik vir vlakke en nie-planêre oppervlaktes, is eenvoudig en goedkoop om te vervaardig, het 'n hoë robuustheid wanneer dit op stewige oppervlaktes gemonteer word, en is versoenbaar met MMIC-ontwerpe. Hulle kan op die oppervlak van vliegtuie, ruimtetuie, satelliete, missiele, motors en selfs mobiele toestelle gemonteer word en kan in ooreenstemming ontwerp word.
Figuur 5
4. Skikking Antenne
Die stralingseienskappe wat deur baie toepassings vereis word, word moontlik nie deur 'n enkele antenna-element bereik nie. Antenna-skikkings kan die straling van die elemente maak wat gesintetiseer is om maksimum straling in een of meer spesifieke rigtings te produseer, 'n tipiese voorbeeld word in Figuur 6 getoon.
Figuur 6
5. Reflektor Antenne
Die sukses van ruimteverkenning het ook gelei tot die vinnige ontwikkeling van antenna-teorie. As gevolg van die behoefte aan ultra-langafstandkommunikasie, moet antennas met uiterste hoë vermoë gebruik word om seine miljoene kilometers ver te stuur en te ontvang. In hierdie toepassing is 'n algemene antennavorm die paraboliese antenna wat in Figuur 7 getoon word. Hierdie tipe antenna het 'n deursnee van 305 meter of meer, en so 'n groot grootte is nodig om die hoë wins te bereik wat nodig is om seine te stuur of ontvang van miljoene van myle ver. Nog 'n vorm van reflektor is 'n hoekreflektor, soos in Figuur 7 (c) getoon.
Figuur 7
6. Lens Antennas
Lense word hoofsaaklik gebruik om invallende verstrooide energie te kollimeer om te verhoed dat dit in ongewenste stralingsrigtings versprei. Deur die geometrie van die lens gepas te verander en die regte materiaal te kies, kan hulle verskeie vorme van divergente energie in vlakke golwe omskakel. Hulle kan gebruik word in die meeste toepassings soos paraboliese reflektor antennas, veral by hoër frekwensies, en hul grootte en gewig word baie groot by laer frekwensies. Lensantennas word geklassifiseer volgens hul konstruksiemateriaal of geometriese vorms, waarvan sommige in Figuur 8 getoon word.
Figuur 8
Om meer te wete te kom oor antennas, besoek asseblief:
Postyd: 19 Julie 2024
