Antena ir specializēta ierīce, kas var izstarot noteiktu enerģijas daudzumu noteiktā virzienā, lai nodrošinātu labāku izvades pārraidi. Lai nodrošinātu efektīvāku izvadi, tam ir pievienoti vēl daži antenas elementi, kas ir pazīstami kā antenu bloki. Vienai antenai ir laba virziena spēja, taču tā nedaudz nespēj pārraidīt signālu uz uztvērēju ar zudumiem, tāpēc tiek izmantots antenu bloks. Tāpēc mums ir nepieciešams tik daudzās lietojumprogrammās antenas ar ārkārtīgi augstiem direktīvas parametriem, ko var uzlabot, palielinot antenas elektrisko izmēru. Lai palielinātu antenas izmēru, nepalielinot atsevišķo elementu izmēru, ir jāveido antenas masīva elementi. Šajā rakstā ir apskatīts pārskats par antenu bloks – veidi un to darbība ar aplikācijām.
Kas ir antenu masīvs?
Antenas masīva definīcija ir; antenu grupa, kas ir sakārtotas tā, lai veidotu vienu antenu, lai radītu starojuma modeļus, bet nav ģenerētas ar atsevišķām antenām. Tātad antenu komplekts darbosies kopā, lai pārraidītu vai saņemtu radio signālus. Šīs antenas projektēšana un uzturēšana ir rentabla, jo katra antena ir mazāka. Antenas masīva diagramma ir parādīta zemāk.
Antenas blokam konfigurēšanas laikā ir jānorāda atbilstošs atstatums un fāze. Kad antenas pārraida signālu ļoti lielā attālumā, tad tām bija jābūt ar augstu direktīvās pastiprinājumu, jo signāls deformējas un izkropļo, pārraidot no viena gala uz otru. Lai gan viena antena raida ar labu virzienu, tā nespēj pārraidīt signālu no raidītāja uz uztvērēju bez zudumiem. Tāpēc tas ir galvenais antenu bloka izmantošanas iemesls.
Masīva antenu dizains
Antenu bloks ir izveidots, izkārtojot vairākas antenas, lai izveidotu vienu sistēmu, kas nodrošina augstu direktīvas pastiprinājumu. Antenām masīvā ir jābūt pareizi izvietotām un atbilstošā fāzē, lai katras antenas neatkarīgais ieguldījums vienā un tajā pašā virzienā tiktu summēts, bet miera stāvoklī tas tiktu atcelts visos citos virzienos. Šāda veida izkārtojums uzlabo sistēmas virzību. Kad visas sistēmas antenas ir sakārtotas taisnā līnijā, to sauc par lineāro antenu bloku.
Antenu bloks darbojas
Antenu bloks ir dažādu antenu elementu kopums. Parasti daudzelementu masīvā tiek izmantota pusviļņa dipola antena. Šai antenai ir daudzvirzienu starojuma modelis, tāpēc viļņi tiek izstaroti virs plata leņķa. Lai uzlabotu šo antenu spēju izstarot, īpaši vienā virzienā, šīs antenas ir vienkārši sakārtotas masīva formā ar atbilstošu atstarpi. Šie masīvi tiek vienlaikus ierosināti, nodrošinot strāvu pareizajā fāzē.
Parasti antenu masīvā strāvas dažādos antenas elementos ir fāzē, ja tā sasniedz visaugstāko vērtību, plūstot līdzīgā virzienā vienlaikus. Tādējādi, tiklīdz antenas elementi tiek baroti ar pareizo fāzi no katra masīva elementa, sfēriskie viļņi tiek uzklāti traucējumu dēļ un ģenerē radioviļņu. Šeit sistēmā traucējumi var būt vai nu konstruktīvi (vai) destruktīvi un pilnībā atkarīgi no elementu izstarotajiem viļņiem.
Rezultātā, ja antenas elementu izstarotie viļņi ir fāzē, tie tiek lietderīgi pievienoti, tādējādi palielinot izstarotā jaudu. Tā kā, ja atsevišķu elementu izstarotie viļņi nav fāzē, tie tiek pievienoti destruktīvi, lai izslēgtu viens otru. Tātad tas var izraisīt izstarotās jaudas samazināšanos.
Tādā veidā masīva elementu emitētais starojums ir fāzē un summējas, lai nodrošinātu virziena staru, kam ir maksimāla izturība, lai tas varētu pārvietoties ļoti lielos attālumos. Tādējādi antenas bloka nodrošinātajam starojuma modelim ir galvenā daiva, kas nosaka spēcīgu staru kūli vienā virzienā. Kad elementu skaits masīvā tiek palielināts, galvenā daiva kļūst šaurāka un mazākas sānu daivas norāda uz antenas nodrošinātā pastiprinājuma palielināšanos.
Masīvu antenu veidi
Matricas antenas tiek klasificētas četros veidos: plašās, gala-uguns antenas, kolineārās un parazitārās antenas, kur katrs veids ir aplūkots tālāk.
Platsānu antenu bloks
Plašās malas antenu bloku izvietojums ir parādīts zemāk, kur dažādi identiski elementi ir paralēli izvietoti gar antenas ass līniju. Šāda veida izkārtojumā elementi ir izvietoti horizontāli līdzvērtīgā attālumā viens no otra un katrs elements tiek barots ar līdzīgas fāzes un lieluma strāvu.
Ikreiz, kad elementi šajā izkārtojumā tiek iedarbināti, maksimālais starojums tiks izstarots no plašās malas, kas nozīmē parasto virzienu uz masīva asi, turpretim zināms daudzums starojuma tiks emitēts no citiem virzieniem. Tātad tas nodrošina divvirzienu starojuma modeli, jo tas izstaro abos virzienos gar plato malu. Tāpēc šajā izkārtojumā starojuma virziena princips ir kopīgs masīva asij un elementa pozīcijas plaknei. Plašās antenas bloka starojuma modelis ir parādīts zemāk.
Plašās malas antenu bloka starojuma modelis ir vertikāls, jo elementa izlīdzinājums ir horizontāls.
Ja mēs vēlamies mainīt starojuma modeli no divvirzienu uz vienvirziena, tad līdzīgam masīvam ir jāizvietojas λ/4 attālumā aiz šī antenas bloka un jāierauj replikas bloks caur strāvu ar 90° fāzes vadu. Parasti elementu skaits šajā izkārtojumā ir atkarīgs no pieejamās vietas, ņemot vērā izmaksas un staru kūļa platumu, savukārt masīva garums tiek ņemts no 2 λ līdz 10 λ. Parasti šos antenu blokus izmanto ārzemju apraides sistēmās.
End-Fire antenu bloks
Gala uguns antenu bloku izkārtojums ir tāds pats kā elementi platmalas izkārtojumā, tomēr galvenā atšķirība starp šīm divām konfigurācijām ir ierosmes veids. Šādā izkārtojumā elementi parasti tiek baroti ārpus fāzes ar 180°, savukārt platmalas izkārtojumā katrs elements tiek barots ar līdzīgas fāzes strāvu. Šādā izkārtojumā maksimālais starojums tiek sasniegts gar masīva asi.
Tādējādi, lai iegūtu vienvirziena starojuma modeli, šo pilnīgo identisko elementu izkārtojumu vienkārši iedarbina ar līdzvērtīgu amplitūdas strāvu, taču fāze pa līniju mainās nepārtraukti. Tātad var teikt, ka gala ugunsgrēka bloks ģenerē vienvirziena starojuma modeli ar vislielāko starojumu, kas notiek caur antenas bloka asi.
Iepriekš minētajā starojuma shēmas diagrammā galvenais attālums starp elementiem šajā izkārtojumā parasti tiek saprasts kā λ/4 (vai) 3λ/4. Tāpēc šos masīvus visbiežāk izmanto tiešā saziņā, un tie ir piemēroti augstas, vidējas un zemas frekvences diapazoniem.
Kollineārais masīvs
Kolineārā masīvā antenas elementi ir vienkārši sakārtoti vienā rindā no viena gala līdz otram, kas nozīmē viens pēc otra. Tātad šis izkārtojums var būt gan horizontāls, gan vertikāls. Kolineārais masīvs ar horizontālu izvietojumu ir parādīts zemāk.
Visiem antenas elementiem ierosmi nodrošina vienādas fāzes un lieluma strāvas visiem elementiem. Līdzīgi kā platmalas bloks, tas arī nodrošina starojumu normālā virzienā uz antenas bloka asi. Tādējādi kolineārā bloka starojuma modelis ir nedaudz saistīts ar plato antenu bloku.
Šis izkārtojums vienkārši nodrošina vislielāko pastiprinājumu ikreiz, kad elementi ir izvietoti 0,3 līdz 0,5 λ attālumā, taču tas var izraisīt konstrukcijas, kā arī barošanas problēmas antenas blokā. Tātad elementi ir izvietoti tuvāk viens otram.
Kolineārā masīva starojuma modelis ir parādīts iepriekš. Šeit jāatzīmē, ka, palielinoties masīva garumam, palielinās arī virzība. Parasti parasti tiek izmantots divu elementu kolineārais masīvs, jo tas atbalsta vairāku joslu darbību, bet dažkārt dažas lietojumprogrammas izmanto platmalas, gala uguns un kolineāro masīvu kombināciju, jo tas uzlabo virzienu un pastiprinājumu līdz ļoti augstam diapazonam.
Parazītu masīvs
Daudzelementu bloki, piemēram, parazitārie antenas elementi, ir izvietoti parazitāri, kas nodrošina maksimālu virziena pastiprinājumu, nepadodot katru masīva elementu. Šāda veida izkārtojums vienkārši palīdz tikt galā ar padeves līnijas problēmu, nenodrošinot tiešu ierosmi katram antenas bloka elementam. Parazītiskās antenas izkārtojums ir parādīts zemāk.
Elementus, kas netiek tieši baroti, sauc par parazitāriem elementiem, un tie vienkārši iegūst enerģiju no tuvumā esošā virzītā elementa izstarotā starojuma. Rezultātā parazitārie elementi tiek aktivizēti ar elektromagnētisko savienojumu, jo piedziņas elements atrodas tuvumā.
Antenas bloka parazitārie elementi nav tieši ierosināti, bet tie paļaujas uz ierosmi, kas tiek piegādāta virzošajam elementam. Tātad inducēto strāvu parazitārajā elementā, ko izraisa piedziņas elements, nosaka attālums starp šiem diviem elementiem un to regulēšana.
Tādējādi tiek radīts vienvirziena starojuma modelis ar “λ/4” atdalīšanas attālumu un 90° fāzes atšķirību starp vadošajiem, kā arī parazītiskajiem elementiem. Tādējādi šī masīva starojuma modeli vienkārši veido atstarotājs, kas novietots aiz virzošā elementa, kas ietver atpakaļ atstarotus viļņus virzienā uz priekšu. Šāda veida antenu bloku diapazona frekvence svārstās no 100 līdz 1000 MHz.
Kas ir antenas masīva pastiprinājums?
Antenas bloka pastiprinājumu var definēt kā intensitātes attiecību noteiktā virzienā pret iegūtā starojuma intensitāti, ja līdzīgu jaudu izstaro ar vienu izotropu radiatoru.
Kāds ir antenu bloka mērķis?
Antenu bloka mērķis ir pārraidīt/uztvert radioviļņus, darbojoties kā viena antena.
Kāds ir labs antenas pastiprinājums?
Labais antenas pastiprinājums ir 3 dB, 6 dB utt.
Kas ir masīvs antenā?
Antenas masīvs ir antenu grupa, kas ir savienotas, lai izveidotu vienu antenu.
Kāds ir antenu bloka masīva koeficients?
Antenas bloka koeficients ir funkcija no antenas pozīcijām masīvā un izmantotajiem svariem. Tātad šis faktors var būtiski mainīt konkrētā antenas elementa virziena īpašības. Tātad šī parādība galvenokārt tiek novērota, kad antenas ir savienotas kopā.
Priekšrocības un trūkumi
Antenu bloku priekšrocības iekļaujiet tālāk norādīto.
- Signāla stiprums palielinās ļoti spēcīgi.
- Var sasniegt augstu virzību.
- Mazo daivu izmērs ir krasi samazināts.
- Ir iespējams iegūt augstu S/N attiecību.
- Var iegūt lielus ieguvumus.
- Tiek samazināts enerģijas zuduma apjoms.
- Ir iespējams sasniegt labākus rezultātus.
- Antenas bloka dizains vienkārši atbalsta labāku antenas veiktspēju.
Antenas bloku trūkumi ietver šādus.
- Antenu bloki ir dārgi.
- Pretestības zudumi tiks palielināti.
- Tam nepieciešama augsta apkope.
- Montāža ir sarežģīta.
- Tas aizņem milzīgu ārējo telpu.
Lietojumprogrammas
Antenu masīvu lietojumprogrammās ir šādas.
- Antenu bloks ir ļoti noderīgs, lai palielinātu kopējo pastiprinājumu, palielinātu SINR (signāla un traucējumu plus trokšņa attiecību), novērstu traucējumus, nodrošinātu daudzveidības uztveršanu, pārvietotu bloku noteiktā virzienā, izmērītu ienākošo signālu virzienu utt.
- Antenu bloks tiek izmantots bezvadu, militārajā jomā radars , un satelīta sakari .
- Tie tiek izmantoti astronomijas novērojumos.
- Tos galvenokārt izmanto tālsatiksmes sakaros un arī mobilajos sakaros.
- Tos izmanto visur, kur ir nepieciešams liels signāla stiprums tālsatiksmes pārraidei un uztveršanai.
Tādējādi tas ir antenas pārskats masīvi – darbs ar aplikācijām. Antenu bloks vienkārši izmanto vairākas antenas, lai uztvertu un pārraidītu signālus dažādos virzienos. Tāpēc antenu bloks galvenokārt tiek izmantots, lai palielinātu mūsu signāla kvalitāti un diapazonu. Šeit ir jautājums jums, kāda ir antenas funkcija?
