Лещова антена: дизайн, работа, видове и нейните приложения

Антената е метално предавателно устройство, което предава и приема радио електромагнитни вълни между електрическата верига и пространството. Тези устройства се предлагат в различни размери и форми, където малките антени могат да бъдат намерени на покрива ви, използвани за гледане на телевизия, а големите антени се използват за улавяне на сигнали на милиони километри разстояние от сателити. Има различни видове антени е налична, когато всяка антена е проектирана главно за предаване и приемане на сигнали в определен честотен диапазон въз основа на нейната форма и размер като проводник, дипол, контур, къс дипол, апертура, монопол, леща, слот, клаксон и т.н. Тази статия обсъжда преглед на един от видовете антени, а именно – леща антена , и работата му с приложения.

Какво представлява антената на обектива?

Триизмерното електромагнитно устройство, което се използва главно за приложения с по-висока честота, е известно като лещова антена. Тази антена включва електромагнитна леща с захранване и е подобна на стъклена леща, която се използва в оптичната област. Тази антена използва извита повърхност както за предаване, така и за приемане. Тези антени са изработени от стъкло, където се следват свойствата на събиращата и разсейващата леща. Честотният диапазон на антената на обектива варира от 1000 MHz до 3000 MHz.

The функция на лещова антена е да генерира фронт на равнинна вълна от сферично, осветление с контролна апертура, да колимира електромагнитни лъчи, да формира фронта на входящата вълна в нейния фокус и да произвежда характеристики на посоката.

Дизайн на антената с обектив

Лещовата антена е предназначена главно за предаване и приемане на сигнали в микровълновия честотен диапазон. Ако вземем предвид, че оптична леща от събирателен тип присъства в конкретна позиция и източникът на енергия присъства във фокусната точка, която произвежда енергия на разстояние с фокусно разстояние по протежение на оста на оптичната леща в режим на предаване.

Всички трябва да сме наясно, че от оптична гледна точка, когато светлината падне от външната страна на лещата, тя се изкривява поради пречупването. Тук начинът на усукване на светлинната енергия зависи главно от материала и кривата, откъдето е направена лещата.

В резултат на това, когато захранващата антена като диполна или рупорна антена присъства във фокусната точка, която е налична отляво на лещата, възникващият сферичен фронт на вълната от източника, който се отклонява от природата, може да пада от повърхността на антената.

И така, след като лъчите преминават през него след падането, отклоняващите се лъчи ще се колимират поради пречупване и ще се променят в плоски вълнови фронтове. Така паралелните лъчи се постигат от дясната страна на оптичната леща. По този начин се предава сигналът на антената с захранващ елемент. По същия начин, ако тази антена е направена от диелектричен материал, тогава радиочестотните електромагнитни сигнали се колимират по същия начин и се предават по-нататък.

Сега разгледайте следната антена в режим на приемане. В този режим паралелните лъчи ще падат върху повърхността на събирателната леща, във фокусната точка от лявата страна на лещата се събира поради механизма на пречупване. Така че този процес се използва, след като се използва за режим на получаване.

Тук трябва да се отбележи, че за да се постигнат по-добри свойства на фокусиране при радиочестота, средата трябва да има индекс на пречупване под единица. Така че това води до получаване на прави вълнови фронтове, дори когато индексът на пречупване на материала е нисък/висок.

Антената на обектива работи

Работата на антената на обектива е същата като оптичната леща. В материала на лещата микровълновите сигнали имат различна фазова скорост от тази във въздуха, така че променящата се дебелина на лещата просто забавя микровълновите сигнали, предавани през нея в различни количества, посоката на вълните и промяната на формата на вълновия фронт.

Тази антена използва свойствата на конвергенция и дивергенция на леща, за да предава, както и да приема сигнали. Тези типове антени включват диполна/рупорна антена с лещата. Тук размерът на обектива зависи главно от работната честота, така че когато работната честота е по-висока, обективът е с по-малък размер. Така че при високи честоти се използват тези антени, защото при по-ниски честоти те могат да бъдат малко обемисти.

В параболичен рефлектор r, видяхме, че излъчваната енергия от захранващия елемент във фокуса на рефлектора достига неговата повърхност, след което променя микровълните, които са сферично излъчвани в равнинни вълни. Така че подобрява насочеността.

По същия начин в случай на лещова антена, точковият източник действа като захранването, което произвежда микровълновата енергия към повърхността на оптичната леща. Така че тази оптична повърхност захранва излъчените сферични вълнови фронтове да се променят в колимирани.

Тук е забележимо, че колимиращата леща е направена с диелектричен материал, който притежава крайната стойност на диелектричната константа. Те обаче могат да бъдат направени и с материали, които показват индекс на пречупване под единица при RF.

Видове антени с лещи

Има два вида антена със закъснение и антена с бързи лещи, които са разгледани по-долу.

Забавена леща антена

Забавяща леща или лещова антена с бавна вълна може да се дефинира като антена, която причинява забавяне във фронтовете на пътуващата вълна поради средата на лещата. Понякога тези типове антени се наричат ​​още диелектрични лещи. Представянето на действието на диелектричната леща на антената е показано по-долу.

При този тип антена радиовълните се движат много бавно в средата на лещата, отколкото в свободното пространство, индексът на пречупване е по-голям от единица. По този начин дължината на пътя се увеличава чрез преминаване през средата на лещата.

Това е същото като действието на обикновена оптична леща върху светлината. Тъй като твърдите части на лещата увеличават дължината на пътя, събирателна леща като изпъкнала леща фокусира радиовълните, а разсейваща леща като вдлъбната леща разпръсква радиовълните като обикновените лещи. Тези лещи са направени от диелектрични материали и пластинчати структури в H-равнина.

Антената със забавяща леща се класифицира в два типа въз основа на типа диелектричен материал, използван за конструкцията: метална диелектрична леща и неметална диелектрична леща.

Антена с бързи лещи

В бърза леща или антена с бърза вълна, радиовълните се движат много по-бързо в средата на лещата в сравнение с свободното пространство, поради което индексът на пречупване е под единица, така че дължината на оптичния път се намалява чрез преминаване през средата на лещата . Понякога тази антена е известна също като антена с метална плоча E-plane.

Този тип антена няма аналог в рамките на обикновените оптични материали, така че това се дължи на факта, че фазовата скорост на радиовълните във вълноводите е по-висока от скоростта на светлината. Тъй като твърдите части на лещата намаляват дължината на пътя, събирателна леща като вдлъбната леща фокусира радиовълните, а разсейваща леща като изпъкнала леща е противоположна на обикновените оптични лещи. Тези лещи са направени с пластинчати структури в E-равнина и метаматериали с отрицателен индекс.

Предимства и недостатъци

The предимства на лещовата антена включват следното.

• Има тясна ширина на лъча, ниска шумова температура, високо усилване и ниски странични лобове.
• Структурата на тези антени е по-компактна.
• Те имат по-малко тегло в сравнение с параболичните рефлектори и рупорни антени.
• Има по-добра толерантност към дизайна.
• Поддръжката за подаване и подаване в тази антена не пречи на отвора.
• Лъчът може да се премества ъглово спрямо оста.
• Осигурява повече гъвкавост в рамките на толеранса на дизайна, така че усукването в рамките на тази антена е постижимо.
• Използва се за изключително високочестотни приложения.

The недостатъци на антените за лещи включват следното.

• Лещите са обемисти особено при по-ниски честоти.
• Сложност в дизайна.
• Те са скъпи за същите спецификации в сравнение с рефлекторите.

Приложения

The приложения на лещи антени включват следното.

• Те са подходящи за честота над 3 GHz.
• Използва се като широколентова антена.
• Те се използват главно за приложения с микровълнова честота.
• Конвергентните свойства на тази антена могат да се използват за разработване на широк диапазон от антени, наречени параболични рефлекторни антени, така че те се използват широко в сателитните комуникации.
• Те се използват като колимиращи елементи в микровълнови системи с високо усилване като радиотелескопи, милиметрови вълни радар & сателитни антени.

По този начин, това е преглед на антените на лещите – работа с приложения. Тези антени пристигнаха главно, за да предоставят решение на собствениците и операторите на обекти, като осигуряват по-добра мобилна свързаност, която е по-лесна за разгръщане и по-евтина. Ето един въпрос към вас, какво е рупорна антена?