1. Įvadas į antenas
Antena yra pereinamoji konstrukcija tarp laisvos erdvės ir perdavimo linijos, kaip parodyta 1 paveiksle. Perdavimo linija gali būti bendraašės linijos arba tuščiavidurio vamzdžio (bangolaidžio) pavidalo, naudojama elektromagnetinei energijai perduoti iš šaltinio į anteną arba iš antenos į imtuvą. Pirmoji yra siunčianti antena, o antroji – priimanti antena.
1 pav. Elektromagnetinės energijos perdavimo kelias (šaltinis-perdavimo linija-antena-laisva erdvė)
Antenos sistemos perdavimas 1 paveiksle pavaizduotas Thevenino ekvivalentu, kaip parodyta 2 paveiksle, kur šaltinis yra idealus signalo generatorius, perdavimo linija – linija, kurios būdingoji varža Zc, o antena – apkrova ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Apkrovos varža RL rodo su antenos struktūra susijusius laidumo ir dielektrinius nuostolius, Rr – antenos spinduliuotės varžą, o reaktyvioji varža XA naudojama vaizduojamajai varžos daliai, susijusiai su antenos spinduliuote, pavaizduoti. Idealiomis sąlygomis visa signalo šaltinio generuojama energija turėtų būti perduota spinduliuotės varžai Rr, kuri naudojama antenos spinduliuotės pajėgumui pavaizduoti. Tačiau praktiškai atsiranda laidininko ir dielektrinių nuostolių dėl perdavimo linijos ir antenos savybių, taip pat nuostolių dėl atspindžio (neatitikimo) tarp perdavimo linijos ir antenos. Atsižvelgiant į šaltinio vidinę varžą ir ignoruojant perdavimo linijos bei atspindžio (neatitikimo) nuostolius, maksimali galia antenai tiekiama esant konjuguotam suderinimui.
2 pav.
Dėl perdavimo linijos ir antenos neatitikimo nuo sąsajos atsispindėjusi banga yra užklojama su iš šaltinio į anteną sklindančia banga ir sudaro stovinčią bangą, kuri atspindi energijos koncentraciją ir kaupimą ir yra tipiškas rezonansinis įtaisas. Tipiškas stovinčios bangos modelis pavaizduotas punktyrine linija 2 paveiksle. Jei antenos sistema netinkamai suprojektuota, perdavimo linija gali veikti kaip energijos kaupimo elementas, o ne kaip bangolaidis ir energijos perdavimo įtaisas.
Nuostoliai, kuriuos sukelia perdavimo linija, antena ir stovinčios bangos, yra nepageidaujami. Linijos nuostolius galima sumažinti pasirinkus mažai nuostolių turinčias perdavimo linijas, o antenos nuostolius – sumažinant nuostolių varžą, pavaizduotą RL 2 paveiksle. Stovinčias bangas ir energijos kaupimą linijoje galima sumažinti suderinus antenos (apkrovos) varžą su būdingąja linijos varža.
Belaidėse sistemose, be energijos priėmimo ar perdavimo, antenos paprastai reikalingos tam tikromis kryptimis spinduliuojamai energijai sustiprinti ir kitomis kryptimis slopinti spinduliuojamą energiją. Todėl, be aptikimo įtaisų, antenos taip pat turi būti naudojamos kaip kryptiniai įtaisai. Antenos gali būti įvairių formų, kad atitiktų konkrečius poreikius. Tai gali būti laidas, apertūra, pleistras, elementų mazgas (masyvas), reflektorius, lęšis ir kt.
Belaidžio ryšio sistemose antenos yra vienas iš svarbiausių komponentų. Geras antenos dizainas gali sumažinti sistemos reikalavimus ir pagerinti bendrą sistemos našumą. Klasikinis pavyzdys yra televizija, kur transliacijų priėmimą galima pagerinti naudojant didelio našumo antenas. Antenos ryšio sistemoms yra tas pats, kas žmonėms akys.
2. Antenos klasifikacija
1. Laidinė antena
Vielinės antenos yra vienas iš labiausiai paplitusių antenų tipų, nes jos randamos beveik visur – automobiliuose, pastatuose, laivuose, lėktuvuose, erdvėlaiviuose ir kt. Vielinės antenos būna įvairių formų, pavyzdžiui, tiesios (dipolinės), kilpinės, spiralinės, kaip parodyta 3 paveiksle. Kilpinės antenos nebūtinai turi būti apvalios. Jos gali būti stačiakampės, kvadratinės, ovalios arba bet kokios kitos formos. Apskrita antena yra labiausiai paplitusi dėl savo paprastos konstrukcijos.
3 pav.
2. Diafragmos antenos
Diafragmos antenos vaidina vis didesnį vaidmenį dėl didėjančio sudėtingesnių antenų formų poreikio ir aukštesnių dažnių panaudojimo. Kai kurios diafragmos antenų formos (piramidės, kūginės ir stačiakampės raginės antenos) parodytos 4 paveiksle. Šio tipo antenos yra labai naudingos orlaiviuose ir erdvėlaiviuose, nes jas galima labai patogiai sumontuoti ant orlaivio ar erdvėlaivio išorinio korpuso. Be to, jas galima padengti dielektrinės medžiagos sluoksniu, kad būtų apsaugotos nuo atšiaurių aplinkos sąlygų.
4 pav.
3. Mikrobangų juostos antena
Mikrojuostelinės antenos labai išpopuliarėjo aštuntajame dešimtmetyje, daugiausia palydovų reikmėms. Anteną sudaro dielektrinis substratas ir metalinis pleistras. Metalinis pleistras gali būti įvairių formų, o labiausiai paplitusi yra stačiakampė pleistro antena, parodyta 5 paveiksle. Mikrojuostelinės antenos yra žemo profilio, tinka plokštiems ir neplokštiems paviršiams, yra paprastos ir nebrangios gaminti, yra labai tvirtos, kai montuojamos ant standžių paviršių, ir yra suderinamos su MMIC konstrukcijomis. Jas galima montuoti ant orlaivių, erdvėlaivių, palydovų, raketų, automobilių ir net mobiliųjų įrenginių paviršiaus ir gali būti konformiškai suprojektuotos.
5 pav.
4. Masyvo antena
Daugeliui pritaikymų reikalingų spinduliuotės charakteristikų negalima pasiekti vienu antenos elementu. Antenų masyvai gali sintezuoti elementų spinduliuotę taip, kad būtų gauta maksimali spinduliuotė viena ar keliomis konkrečiomis kryptimis, tipiškas pavyzdys parodytas 6 paveiksle.
6 pav.
5. Reflektoriaus antena
Kosmoso tyrinėjimų sėkmė taip pat lėmė spartų antenų teorijos vystymąsi. Dėl itin didelių atstumų ryšio poreikio, norint perduoti ir priimti signalus milijonų mylių atstumu, reikia naudoti itin didelio stiprinimo antenas. Šioje srityje įprasta antenos forma yra parabolinė antena, parodyta 7 paveiksle. Šio tipo antenos skersmuo yra 305 metrai ar didesnis, ir toks didelis dydis yra būtinas norint pasiekti didelį stiprinimą, reikalingą signalams perduoti arba priimti milijonų mylių atstumu. Kita reflektoriaus forma yra kampinis reflektorius, kaip parodyta 7 paveiksle (c).
7 pav.
6. Objektyvo antenos
Lęšiai pirmiausia naudojami išsklaidytos energijos koliminavimui, kad ji neplistų nepageidaujamomis spinduliuotės kryptimis. Tinkamai pakeitus lęšio geometriją ir parinkus tinkamą medžiagą, jie gali paversti įvairias divergentinės energijos formas plokštuminėmis bangomis. Jie gali būti naudojami daugelyje sričių, pavyzdžiui, parabolinėse reflektorinėse antenose, ypač esant aukštesniems dažniams, o jų dydis ir svoris labai padidėja esant žemesniems dažniams. Lęšių antenos klasifikuojamos pagal jų konstrukcines medžiagas arba geometrines formas, kai kurios iš jų parodytos 8 paveiksle.
8 pav.
Norėdami sužinoti daugiau apie antenas, apsilankykite:
Įrašo laikas: 2024 m. liepos 19 d.
