1. Inleiding tot Antennas
'n Antenna is 'n oorgangsstruktuur 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 van 'n bron na 'n antenna, of van 'n antenna na 'n ontvanger, oor te dra. Eersgenoemde is 'n senderantenna, en laasgenoemde is 'n ontvangantenna.
Figuur 1 Elektromagnetiese energie-oordragpad (bron-oordraglyn-antennevrye ruimte)
Die transmissie van die antennastelsel in die transmissiemodus van Figuur 1 word voorgestel deur die Thevenin-ekwivalent soos getoon in Figuur 2, waar die bron voorgestel word deur 'n ideale seingenerator, die transmissielyn voorgestel word deur 'n lyn met kenmerkende impedansie Zc, en die antenna voorgestel word deur 'n las ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Die lasweerstand RL verteenwoordig die geleidings- en diëlektriese verliese wat verband hou met die antennastruktuur, terwyl Rr die stralingsweerstand van die antenna voorstel, en die reaktansie XA gebruik word om die denkbeeldige deel van die impedansie wat verband hou met die antennastraling voor te stel. Onder ideale toestande behoort al die energie wat deur die seinbron gegenereer word, oorgedra te word na die stralingsweerstand Rr, 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 weerkaatsing (wanpassing) tussen die transmissielyn en die antenna. As die interne impedansie van die bron in ag geneem word en die transmissielyn- en weerkaatsings- (wanpassing-) verliese geïgnoreer word, word die maksimum krag aan die antenna verskaf onder gekonjugeerde aanpassing.
Figuur 2
As gevolg van die wanverhouding tussen die transmissielyn en die antenna, word die gereflekteerde golf vanaf die koppelvlak gesuperponeer met die invalsgolf 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 deur die stippellyn in Figuur 2 getoon. As die antennastelsel nie behoorlik ontwerp is nie, kan die transmissielyn tot 'n groot mate as 'n energiebergingselement optree, eerder as 'n golfgeleier- en energie-oordragtoestel.
Die verliese wat deur die transmissielyn, antenna en staande golwe veroorsaak word, is ongewens. Lynverliese kan geminimaliseer word deur lae-verlies 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 (las) te pas by die kenmerkende impedansie van die lyn.
In draadlose stelsels, benewens die ontvangs of oordrag van energie, word antennas gewoonlik benodig om uitgestraalde energie in sekere rigtings te versterk en uitgestraalde energie in ander rigtings te onderdruk. Daarom moet antennas, benewens opsporingstoestelle, ook as rigtingtoestelle gebruik word. Antennas kan in verskillende vorme wees om aan spesifieke behoeftes te voldoen. Dit kan 'n draad, 'n diafragma, 'n pleister, 'n elementsamestelling (skikking), 'n reflektor, 'n lens, ens. wees.
In draadlose kommunikasiestelsels is antennas een van die belangrikste komponente. Goeie antenna-ontwerp kan stelselvereistes verminder en algehele stelselprestasie 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 amper oral gevind word - motors, geboue, skepe, vliegtuie, ruimtetuie, ens. Daar is verskeie vorms van draadantennas, soos reguitlyn (dipool), lus, spiraal, soos getoon in Figuur 3. 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. Apertuurantennes
Diafragma-antennas speel 'n groter rol as gevolg van die toenemende vraag na meer komplekse vorme van antennas en die gebruik van hoër frekwensies. Sommige vorme van diafragma-antennas (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 met 'n laag diëlektriese materiaal bedek word om hulle teen strawwe omgewings te beskerm.
Figuur 4
3. Mikrostrip-antenna
Mikrostrip-antennas het in die 1970's baie gewild geword, hoofsaaklik vir satelliettoepassings. Die antenna bestaan uit 'n diëlektriese substraat en 'n metaalpleister. Die metaalpleister kan baie verskillende vorms hê, en die reghoekige pleisterantenna wat in Figuur 5 getoon word, is die algemeenste. Mikrostrip-antennas het 'n lae profiel, is geskik vir planêre en nie-planêre oppervlaktes, is eenvoudig en goedkoop om te vervaardig, het 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 konform ontwerp word.
Figuur 5
4. Skikkingsantenne
Die stralingseienskappe wat deur baie toepassings vereis word, kan moontlik nie deur 'n enkele antenne-element bereik word nie. Antenne-skikkings kan die straling van die elemente sintetiseer om maksimum straling in een of meer spesifieke rigtings te produseer, 'n tipiese voorbeeld word in Figuur 6 getoon.
Figuur 6
5. Reflektorantenne
Die sukses van ruimteverkenning het ook gelei tot die vinnige ontwikkeling van antennateorie. As gevolg van die behoefte aan ultra-langafstandkommunikasie, moet antennas met uiters hoë wins 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 miljoene kilometers ver te stuur of te ontvang. Nog 'n vorm van reflektor is 'n hoekreflektor, soos getoon in Figuur 7 (c).
Figuur 7
6. Lensantennes
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 toepaslik te verander en die regte materiaal te kies, kan hulle verskillende vorme van divergente energie in vlakgolwe omskakel. Hulle kan in die meeste toepassings soos paraboliese reflektorantennas gebruik word, 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 oor antennas te wete te kom, besoek asseblief:
Plasingstyd: 19 Julie 2024
