Ето един бърз начин да разберете за различните видове антени

Ето един бърз начин да разберете за различните видове антени

В тази модерна епоха на безжична комуникация , много инженери проявяват интерес да направят специализация в комуникационните области, но това изисква основни познания по основни комуникационни концепции като видове антени, електромагнитно излъчване и различни явления, свързани с разпространението и др. В случай на безжични комуникационни системи, антените играят видно място роля, тъй като те ефективно преобразуват електронните сигнали в електромагнитни вълни.



Видове антени

Видове антени

Антените са основни компоненти на всеки електрическа верига тъй като те осигуряват взаимно свързващи връзки между предавателя и свободното пространство или между свободното пространство и приемника. Преди да обсъдим типовете антени, има няколко свойства, които трябва да се разберат. Освен тези свойства, ние също обхващаме подробно различни видове антени, използвани в комуникационната система.






Свойства на антени

  • Усилване на антената
  • Бленда
  • Насоченост и честотна лента
  • Поляризация
  • Ефективна дължина
  • Полярна диаграма

Усилване на антената: Параметърът, който измерва степента на насоченост на радиалния модел на антената, е известен като усилване. Антена с по-висок коефициент на усилване е по-ефективна в своята радиационна схема. Антените са проектирани по такъв начин, че мощността да се повишава в желаната посока и да намалява в нежелани посоки.

G = (мощност, излъчвана от антена) / (мощност, излъчвана от референтна антена)



Бленда: Тази апертура е известна също като ефективната апертура на антената, която участва активно в предаването и приемането на електромагнитни вълни. Мощността, получена от антената, се свързва с колективната площ. Тази събрана площ на антената е известна като ефективна бленда.

Pr = Pd * A вата
A = pr / pd m2


Насоченост и честотна лента: Директивата на антената се определя като мярка за концентрирана мощност на излъчване в определена посока. Може да се разглежда като способността на антената да насочва излъчената мощност в дадена посока. Може да се отбележи и като отношение на интензивността на лъчението в дадена посока към средната интензивност на лъчението. Честотната лента е един от желаните параметри за избор на антена. Може да се определи като честотен диапазон, в който антената може правилно да излъчва енергия и да получава енергия.

Поляризация: Електромагнитната вълна, изстреляна от антена, може да бъде поляризирана вертикално и хоризонтално. Ако вълната се поляризира във вертикална посока, тогава Е векторът е вертикален и той изисква вертикална антена. Ако вектор Е е в хоризонтален начин, той се нуждае от хоризонтална антена, за да го пусне. Понякога се използва кръгова поляризация, това е комбинация както от хоризонтален, така и от вертикален начин.

Ефективна дължина: Ефективната дължина е параметърът на антените, който характеризира ефективността на антените при предаване и приемане на електромагнитни вълни. Ефективната дължина може да бъде определена както за предавателни, така и за приемащи антени. Съотношението на EMF на входа на приемника към интензивността на електрическото поле, възникнало на антената, е известно като ефективна дължина на приемника. Ефективната дължина на предавателя може да се определи като дължината на свободното пространство в проводника, а разпределението на тока по неговата дължина генерира еднаква интензивност на полето във всяка посока на излъчване.

Ефективна дължина = (Площ при неравномерно разпределение на тока) / (Площ при равномерно разпределение на тока)

Полярна диаграма: Най-значимото свойство на антената е нейният радиационен модел или полярна диаграма. В случай на предавателна антена, това е график, който обсъжда силата на силовото поле, излъчвано от антената в различни ъглови посоки, както е показано на графиката по-долу. График може да се получи и за вертикални, и за хоризонтални равнини - и той също се нарича съответно вертикални и хоризонтални модели.

Досега разгледахме свойствата на антените и сега ще обсъдим различните видове антени, които се използват за различни приложения.

Видове антени

Регистрация на периодични антени

  • Антени за папионка
  • Log-Periodic Dipole Array

Телени антени

  • Антена с къс дипол
  • Дипол антена
  • Монополна антена
  • Loop антена

Антени за пътуващи вълни

  • Винтови антени
  • Антени Yagi-Uda

Микровълнови антени

  • Правоъгълни микро лентови антени
  • Планарни обърнати-F антени

Рефлекторни антени

  • Ъглов рефлектор
  • Параболичен рефлектор

1. Журнално-периодични антени

Регистрирайте периодичната антена

Регистрирайте периодичната антена

Дневник-периодична антена също се нарича лог-периодичен масив. Това е многоелементна насочена антена с тесен лъч, която работи на широк диапазон от честоти. Тази антена е направена от поредица диполи, разположени по оста на антената през различни интервали от време, последвани от логаритмична функция на честотата. Log-периодичната антена се използва в широк спектър от приложения, където се изисква променлива честотна лента заедно с усилването на антената и насочеността.

Антени за папионка

Антена за папионка

Антена за папионка

Антена с папионка също е известна като Biconical антена или антена Butterfly. Биконичната антена е всепосочна широколентова антена. Според размера на тази антена тя има нискочестотен отговор и действа като високочестотен филтър. Тъй като честотата преминава към по-високи граници, далеч от проектната честота, излъчването на антената се изкривява и разпространява.

Повечето антени с папионка са производни на биконични антени. Дисконът е като тип полубиконична антена. Антената с папионка е плоска и следователно насочена антена.

Log-Periodic Dipole Array

Вход Периодична диполна антена

Вход Периодична диполна антена

Най-често срещаният тип антена, използвана през технология за безжична комуникация е лога-периодичен дипол масив по същество съдържа редица дипол елементи. Тези антени с диполни решетки намаляват размера си от задния край до предния край. Водещият лъч на тази RF антена идва от по-малкия преден край.

Елементът в задния край на масива е с големи размери с половин дължина на вълната, работеща в нискочестотен диапазон. Разстоянието на елемента се намалява към предния край на масива, в който са поставени най-малките масиви. По време на тази операция, тъй като честотата варира, се осъществява плавен преход по масива от елементи, което води до образуване на активна област.

2. Кабелни антени

Телена антена

Телена антена

Телните антени са известни също като линейни или извити антени. Тези антени са много прости, евтини и се използват в широк спектър от приложения. Тези антени са допълнително подразделени на четири, както е обяснено по-долу.

Дипол антена

Диполната антена е едно от най-правилните подравнявания на антената. Тази диполна антена се състои от две тънки метални пръчки със синусоидална разлика в напрежението между тях. Дължината на пръчките е избрана по такъв начин, че те да имат четвърт дължина на дължината на вълната при оперативни честоти. Тези антени се използват при проектирането на собствени антени или други антени. Те са много лесни за конструиране и използване.

Дипол антена

Диполната антена се състои от два метални пръта, през които протичат ток и честота. Този поток от ток и напрежение прави електромагнитна вълна и радиосигналите се излъчват. Антената се състои от излъчващ елемент, който разделя прътите и прави ток през центъра чрез използване на подаващо устройство към предавателя, което се взима от приемника. Различните видове диполни антени, използвани като RF антени включват половин вълна, множество, сгънати, нерезонансни и т.н.

Краткодиполна антена:

Антена с къс дипол

Антена с къс дипол

Това е най-простата от всички видове антени. Тази антена е отворен проводник, в който късото означава „по отношение на дължината на вълната“, така че тази антена дава приоритет на размера на проводника спрямо дължината на вълната на честотата на работа. Той взема предвид какъв е абсолютният размер на диполната антена. Късата диполна антена се състои от два ко-линейни проводника, които са поставени от край до край, с малка междина между проводниците от захранващо устройство. Дипол се счита за кратък, ако дължината на излъчващия елемент е по-малка от една десета от дължината на вълната.

L<λ/10

Късата диполна антена е направена от два ко-линейни проводника, които са поставени от край до край, с малка междина между проводниците от захранващо устройство.

Късата диполна антена е рядко задоволителна от гледна точка на ефективността, тъй като по-голямата част от мощността, която влиза в тази антена, се разсейва, тъй като топлинните и резистивни загуби също стават постепенно високи.

Монополна антена

Монополната антена е половината от обикновена диполна антена, разположена над заземена равнина, както е показано на фигурата по-долу.

Моделът на излъчване над заземената равнина ще бъде същият като диполната антена на полувълната, но общата излъчена мощност е наполовина по-малка от тази на дипол, което полето излъчва само в горната полусфера. Директността на тези антени става двойна в сравнение с диполните антени.

Монополните антени се използват и като монтирани на автомобила антени, тъй като осигуряват необходимата земна равнина за антените, монтирани над земята.

Loop антена

Loop антена

Loop антена

Цикличните антени имат подобни характеристики както с диполни, така и с монополни антени, тъй като те са прости и лесни за конструиране. Цикличните антени се предлагат в различни форми като кръгли, елипсовидни, правоъгълни и др. Основните характеристики на контурната антена са независими от нейната форма. Те се използват широко в комуникационните връзки с честота около 3 GHz. Тези антени могат да се използват и като сонди за електромагнитно поле в микровълновите ленти.

Обиколката на контурната антена определя ефективността на антената, подобна на тази на диполните и монополните антени. Освен това тези антени се класифицират в два типа: електрически малки и електрически големи въз основа на обиколката на контура.

Електрическа антена с малка верига ———> Обиколка≤λ⁄10

Антена с голяма електрическа верига ———> Обиколка≈λ

Електрически малките контури на един завой имат малка радиационна устойчивост в сравнение с тяхната устойчивост на загуби. Устойчивостта на лъчение на антените с малък контур може да бъде подобрена чрез добавяне на повече завои. Многооборотните контури имат по-добра радиационна устойчивост, дори ако имат по-малка ефективност.

Антена с малка верига

Антена с малка верига

Поради това антената с малък контур се използва най-вече като приемащи антени, където загубите не са задължителни. Малките контури не се използват като предавателни антени поради ниската им ефективност.

Резонансните контурни антени са сравнително големи и са насочени от работата на дължината на вълната. Те са известни също като антени с голям контур, тъй като се използват при по-високи честоти, като VHF и UHF, където техният размер е удобен. Те могат да се разглеждат като сгъната диполна антена и да се деформират в различни форми като сферични, квадратни и т.н., и имат сходни характеристики като висока радиационна ефективност.

3. Пътуващи вълнови антени

Винтови антени

Спиралните антени са известни още като спирални антени. Те имат относително прости конструкции с по една, две или повече жици, всяка от които се навива, за да образуват спирала, обикновено подплатена от земна плоскост или оформен рефлектор и задвижвана от подходящо подаване. Най-често срещаният дизайн е единичен проводник, подплатен от земята и захранван с коаксиална линия.

Като цяло, радиационните свойства на спиралната антена са свързани с тази спецификация: електрическият размер на конструкцията, при което входният импеданс е по-чувствителен към стъпката и размера на проводника.

Спирална антена

Спирална антена

Спиралните антени имат два преобладаващи режима на излъчване: нормален режим и аксиален режим. Аксиалният режим се използва в широк спектър от приложения. В нормален режим размерите на спиралата са малки в сравнение с дължината на вълната. Тази антена действа като късата диполна или монополна антена. В аксиалния режим размерите на спиралата са еднакви в сравнение с дължината на вълната. Тази антена работи като насочена антена.

Антена Yagi-Uda

Антена Yagi-Uda

Антена Yagi-Uda

Друга антена, която използва пасивни елементи, е Антена Yagi-Uda . Този тип антена е евтина и ефективна. Той може да бъде конструиран с един или повече отражателни елементи и един или повече режисьорски елементи. Yagi антени могат да бъдат направени с помощта на антена с един рефлектор, задвижван сгънат дипол активен елемент и директори, монтирани за хоризонтална поляризация в посока напред.

4. Микровълнови антени

Антените, работещи на микровълнови честоти, са известни като микровълнови антени . Тези антени се използват в широк спектър от приложения.

Правоъгълни микро лентови антени

Правоъгълни микро лентови антени

Правоъгълни микро лентови антени

За космически кораби или самолетни приложения - въз основа на спецификациите като размер, тегло, цена, производителност, лекота на инсталиране и т.н. - нископрофилните антени са предпочитани. Тези антени са известни като правоъгълни микролентови антени или кръпчащи антени, те се нуждаят само от място за захранващата линия, която обикновено е поставена зад земната равнина. Основният недостатък на използването на тези антени е тяхната неефективна и много тясна честотна лента, която обикновено е част от процент или най-много няколко процента.

Планарни обърнати-F антени

Планарната обърната-F антена може да се разглежда като тип линейна обърната F антена (IFA), при която излъчващият проводник елемент е заменен с плоча за увеличаване на честотната лента. Предимството на тези антени е, че те могат да бъдат скрити в корпуса на мобилния телефон в сравнение с различни видове антени като камшик, пръчка или винтови антени и др. Другото предимство е, че те могат да намалят обратното излъчване към върха на антената чрез поглъщане на мощност, което повишава ефективността. Те осигуряват висока печалба както в хоризонтално, така и във вертикално състояние. Тази функция е най-важна за всякакъв вид антени, използвани в безжичните комуникации.

5. Рефлекторни антени

Ъглова рефлекторна антена

Ъглова рефлекторна антена

Ъглова рефлекторна антена

Антената, която се състои от един или повече диполни елементи, поставени пред ъглов рефлектор, е известна като ъглова рефлекторна антена. Насочването на която и да е антена може да бъде увеличено чрез използване на рефлектори. В случай на жична антена се използва проводящ лист зад антената за насочване на излъчването в посока напред.

Параболично-рефлекторна антена

Излъчващата повърхност на параболична антена има много големи размери в сравнение с дължината на вълната. Геометричната оптика, която зависи от лъчите и вълновите фронтове, се използва, за да знае за някои характеристики на тези антени. Някои важни свойства на тези антени могат да бъдат изследвани с помощта на лъчевата оптика, а на други антени с помощта на теорията на електромагнитното поле.

Параболична антена

Параболична антена

Едно от полезните свойства на тази антена е преобразуването на разминаващ се сферичен фронт на вълната в паралелен фронт на вълната, който произвежда тесен лъч на антената. Различните видове фуражи, които използват този параболичен рефлектор, включват фуражи за рога, декартови фуражи и диполни фуражи.

В тази статия сте проучили различните видове антени и техните приложения в безжичните комуникации и използването на антени при предаване и получаване на данни. За помощ относно тази статия се свържете с нас, като коментирате в раздела за коментари по-долу.

снимка Кредити: