Šajā mūsdienu laikmetā bezvadu sakari , daudzi inženieri izrāda interesi specializēties komunikācijas jomās, taču tas prasa pamatzināšanas par galvenajiem komunikācijas jēdzieniem, piemēram, antenu tipiem, elektromagnētisko starojumu un dažādām parādībām, kas saistītas ar izplatīšanos utt. Bezvadu sakaru sistēmu gadījumā antenām ir ievērojama loma lomu, jo tie efektīvi pārveido elektroniskos signālus par elektromagnētiskiem viļņiem.

Antenu veidi

Antenas ir jebkuras sastāvdaļas elektriskā ķēde jo tie nodrošina savstarpējas saiknes starp raidītāju un brīvu vietu vai starp brīvu vietu un uztvērēju. Pirms mēs apspriežam antenu tipus, ir jāsaprot dažas īpašības. Papildus šīm īpašībām mēs detalizēti aplūkojam arī dažāda veida sakaru sistēmā izmantotās antenas.

Antenu īpašības

Antenas stiprinājums
Apertūra
Direktivitāte un joslas platums
Polarizācija
Efektīvais garums
Polārā diagramma

Antenas stiprinājums: Parametrs, kas mēra antenas radiālā raksta virziena pakāpi, ir pazīstams kā pastiprinājums. Antena ar lielāku pastiprinājumu ir efektīvāka pēc starojuma veida. Antenas ir veidotas tā, ka jauda paceļas vēlamajā virzienā un samazinās nevēlamajos virzienos.

G = (jauda, ko izstaro antena) / (jauda, ko izstaro atsauces antena)

Apertūra: Šī diafragma ir pazīstama arī kā antenas efektīva diafragma, kas aktīvi piedalās elektromagnētisko viļņu pārraidē un uztveršanā. Antenas saņemtā jauda tiek saistīta ar kolektīvo laukumu. Šis antenas savāktais laukums ir pazīstams kā efektīva diafragma.

Pr = Pd * A vati
A = pr / pd m2

Direktivitāte un joslas platums: Antenas direktīva ir definēta kā koncentrēta jaudas starojuma mērījums noteiktā virzienā. To var uzskatīt par antenas spēju virzīt izstaroto enerģiju noteiktā virzienā. To var arī atzīmēt kā starojuma intensitātes attiecību noteiktā virzienā un vidējo starojuma intensitāti. Joslas platums ir viens no vēlamajiem parametriem, lai izvēlētos antenu. To var definēt kā frekvenču diapazonu, kurā antena var pareizi izstarot enerģiju un saņemt enerģiju.

Polarizācija: No antenas palaistais elektromagnētiskais vilnis var būt polarizēts vertikāli un horizontāli. Ja vilnis tiek polarizēts vertikālā virzienā, tad E vektors ir vertikāls un tam nepieciešama vertikāla antena. Ja vektors E atrodas horizontālā veidā, tā palaišanai ir nepieciešama horizontāla antena. Dažreiz tiek izmantota apļveida polarizācija, tā ir gan horizontālu, gan vertikālu veidu kombinācija.

Faktiskais garums: Efektīvais garums ir antenu parametrs, kas raksturo antenu efektivitāti, pārraidot un saņemot elektromagnētiskos viļņus. Efektīvo garumu var noteikt gan raidošajām, gan uztverošajām antenām. EMF attiecība uztvērēja ieejā un elektriskā lauka intensitāte uz antenas ir pazīstama kā uztvērēja faktiskais garums. Raidītāja faktisko garumu var definēt kā brīvās vietas garumu vadītājā, un strāvas sadalījums visā tā garumā rada tādu pašu lauka intensitāti jebkurā starojuma virzienā.

Efektīvais garums = (laukums ar nevienmērīgu strāvas sadalījumu) / (apgabals ar vienādu strāvas sadalījumu)

Polārā diagramma: Vissvarīgākā antenas īpašība ir tās starojuma modelis vai polārā diagramma. Raidošās antenas gadījumā tas ir diagramma, kurā tiek apspriests spēka lauka stiprums, ko izstaro antena dažādos leņķa virzienos, kā parādīts zemāk redzamajā diagrammā. Sižetu var iegūt arī gan vertikālām, gan horizontālām plaknēm - un tas tiek attiecīgi nosaukts arī kā vertikālie un horizontālie raksti.

Līdz šim mēs esam apskatījuši antenu īpašības, un tagad mēs apspriedīsim dažādu veidu antenas, kuras tiek izmantotas dažādām lietojumprogrammām.

Antenu veidi

Log Periodiskās antenas

Tauriņu antenas
Log-Periodic Dipola masīvs

Stiepļu antenas

Īsa Dipola antena
Dipola antena
Monopola antena
Cilpas antena

Ceļojošās viļņu antenas

Spirālveida antenas
Yagi-Uda antenas

Mikroviļņu antenas

Taisnstūra mikrolentes antenas
Plakanās apgrieztās F antenas

Atstarotāju antenas

Stūra atstarotājs
Paraboliskais atstarotājs

1. Log-Periodic antenas

Log Periodiskā antena

Log-periodiskā antena tiek nosaukta arī kā žurnāla periodiskā masīva. Tā ir daudzelementu virziena šaura stara antena, kas darbojas plašā frekvenču diapazonā. Šī antena ir izgatavota no virknes dipolu, kas izvietoti gar antenas asi dažādos laika intervālos, kam seko logaritmiskā frekvences funkcija. Log-periodiskā antena tiek izmantota plašā pielietojuma diapazonā, kur nepieciešams mainīgs joslas platums, kā arī antenas pastiprinājums un virzība.

Tauriņu antenas

Tauriņu antena

Tauriņu antena ir pazīstama arī kā Biconical vai Butterfly antena. Bikoniskā antena ir daudzvirzienu platjoslas antena. Atkarībā no šīs antenas lieluma tai ir zemfrekvences reakcija un tā darbojas kā augstfrekvences filtrs. Kad frekvence iet uz augstākām robežām, prom no projektētās frekvences, antenas radiācijas modelis tiek sagrozīts un izplatās.

Lielākā daļa tauriņu antenu ir divkonisku antenu atvasinājumi. Diskons ir pusbikoniskas antenas veids. Tauriņu saite antena ir plakana, un tāpēc virziena antena.

Log-Periodic Dipola masīvs

Log Periodiskā Dipola antena

Visizplatītākais antenas veids, ko izmanto bezvadu sakaru tehnoloģija ir log-periodisks dipola masīvs, kas pamatā satur vairākus dipola elementus. Šīs dipola bloku antenas samazina izmēru no aizmugures līdz priekšējam galam. Šīs RF antenas vadošais stars nāk no mazākā priekšējā gala.

Masīva aizmugurē esošais elements ir liela izmēra, un puse viļņa garuma darbojas zemfrekvences diapazonā. Elementa atstatums tiek samazināts pret masīva priekšējo galu, kurā ir izvietoti mazākie bloki. Šīs operācijas laikā, mainoties frekvencei, gar elementu masīvu notiek vienmērīga pāreja, kas noved pie aktīvā reģiona veidošanās.

2. Stiepļu antenas

Stieples antena

Vada antenas ir pazīstamas arī kā lineāras vai izliektas antenas. Šīs antenas ir ļoti vienkāršas, lētas un tiek izmantotas plašā pielietojuma diapazonā. Šīs antenas ir sīkāk sadalītas četrās, kā paskaidrots turpmāk.

Dipola antena

Dipola antena ir viens no vienkāršākajiem antenas izlīdzinājumiem. Šī dipola antena sastāv no diviem plāniem metāla stieņiem, starp kuriem ir sinusoidāla sprieguma starpība. Stieņu garums tiek izvēlēts tā, lai tiem būtu viļņa garuma ceturtdaļa darbības frekvencēs. Šīs antenas tiek izmantotas, veidojot savas antenas vai citas antenas. Tās ir ļoti vienkārši konstruējamas un izmantojamas.

Dipola antena

Dipola antena sastāv no diviem metāla stieņiem, caur kuriem plūst strāva un frekvence. Šī strāvas un sprieguma plūsma rada elektromagnētisko viļņu, un radio signāli tiek izstaroti. Antena sastāv no izstarojošā elementa, kas sadala stieņus un rada strāvu caur centru, izmantojot padevēju pie raidītāja, kas ņem no uztvērēja. Dažāda veida dipola antenas, ko izmanto kā RF antenas ietver pusviļņus, daudzkārtīgus, salocītus, bez rezonanses utt.

Īsdipola antena:

“kas ir vienfāzes elektroinstalācija ”

Īsa Dipola antena

Tas ir vienkāršākais visu veidu antenu veids. Šī antena ir atvērta ieslēgta stieple, kurā īss apzīmē “attiecībā pret viļņa garumu”, tāpēc šī antena dod priekšroku stieples izmēram attiecībā pret darbības frekvences viļņa garumu. Tas patiešām ņem vērā dipola antenas absolūto izmēru. Īso dipola antenu veido divi koplīnijas vadītāji, kas novietoti no gala līdz galam, ar padevēju ar nelielu atstarpi starp vadītājiem. Dipolu uzskata par īsu, ja izstarojošā elementa garums ir mazāks par desmito daļu no viļņa garuma.

L<λ/10

Īsā dipola antena ir izgatavota no diviem līdz lineāriem vadītājiem, kas novietoti no gala līdz galam, ar padevēju ar nelielu atstarpi starp vadītājiem.

Īsa dipola antena no efektivitātes viedokļa reti ir apmierinoša, jo lielākā daļa enerģijas, kas nonāk šajā antenā, tiek izkliedēta, jo arī siltuma un pretestības zudumi kļūst pakāpeniski lieli.

Monopola antena

Monopola antena ir puse no vienkāršas dipola antenas, kas atrodas virs iezemētas plaknes, kā parādīts zemāk redzamajā attēlā.

Radiācijas modelis virs iezemētās plaknes būs tāds pats kā pusviļņu dipola antena, tomēr kopējā izstarotā jauda ir puse no tās dipola jaudas, kuru lauks izstaro tikai augšējās puslodes reģionā. Šo antenu virzība kļūst divkārša salīdzinājumā ar dipola antenām.

Monopola antenas tiek izmantotas arī kā transportlīdzeklim piestiprinātas antenas, jo tās nodrošina nepieciešamo iezemēto virsmu virs zemes uzstādītajām antenām.

Cilpas antena

Cilpas antena

Cilpas antenām ir līdzīgas īpašības gan ar dipola, gan monopola antenām, jo tās ir vienkāršas un viegli konstruējamas. Cilpas antenas ir pieejamas dažādās formās, piemēram, apļveida, elipsveida, taisnstūrveida utt. Cilpas antenas pamatīpašības nav atkarīgas no tās formas. Tos plaši izmanto sakaru saitēs ar aptuveni 3 GHz frekvenci. Šīs antenas var izmantot arī kā elektromagnētiskā lauka zondes mikroviļņu joslās.

Cilpas antenas apkārtmērs nosaka antenas efektivitāti, kas līdzīga dipola un monopola antenu efektivitātei. Šīs antenas tālāk iedala divos veidos: elektriski mazas un elektriski lielas, pamatojoties uz cilpas apkārtmēru.

Elektriski mazas cilpas antena ———> Apkārtmērs≤λ⁄10

Elektriski liela cilpas antena ———> Apkārtmērs≈λ

Elektriski mazām viena pagrieziena cilpām ir maza starojuma pretestība, salīdzinot ar to izturību pret zudumiem. Mazo cilpu antenu pretestību radiācijai var uzlabot, pievienojot vairāk pagriezienu. Vairāku pagriezienu cilpām ir labāka radiācijas pretestība, pat ja tām ir mazāka efektivitāte.

Maza cilpas antena

Tādēļ mazās cilpas antenu galvenokārt izmanto kā uztverošās antenas, kur zaudējumi nav obligāti. Mazās cilpas netiek izmantotas kā raidošās antenas to zemās efektivitātes dēļ.

Rezonanses cilpu antenas ir salīdzinoši lielas, un tās vada viļņa garuma darbība. Tās ir arī pazīstamas kā lielas cilpu antenas, jo tās tiek izmantotas augstākās frekvencēs, piemēram, VHF un UHF, kur to izmērs ir ērts. Tos var uzskatīt par salocītu dipola antenu un deformēt dažādās formās, piemēram, sfēriskā, kvadrātveida utt., Un tiem ir līdzīgas īpašības, piemēram, augsta starojuma efektivitāte.

3. Ceļojošo viļņu antenas

Spirālveida antenas

Spirālveida antenas ir pazīstamas arī kā spirāles antenas. Viņiem ir salīdzinoši vienkāršas struktūras ar vienu, diviem vai vairākiem vadiem, kas katrs savīti, lai izveidotu spirāli, parasti to atbalsta zemes iezemēta plakne vai formas atstarotājs un vada atbilstoša padeve. Visizplatītākais dizains ir viens vads, kuru atbalsta zeme un baro ar koaksiālo līniju.

Parasti spirālveida antenas radiācijas īpašības ir saistītas ar šo specifikāciju: struktūras elektriskais izmērs, kur ieejas pretestība ir jutīgāka pret piķi un stieples izmēru.

Spirālveida antena

Spirālveida antenām ir divi dominējošie radiācijas režīmi: parastais un aksiālais režīms. Aksiālais režīms tiek izmantots plašā pielietojuma diapazonā. Normālā režīmā spirāles izmēri ir mazi, salīdzinot ar viļņa garumu. Šī antena darbojas kā īsā dipola vai monopola antena. Aksiālajā režīmā spirāles izmēri ir vienādi, salīdzinot ar tā viļņa garumu. Šī antena darbojas kā virziena antena.

Yagi-Uda antena

Yagi-Uda antena

Vēl viena antena, kas izmanto pasīvos elementus, ir Yagi-Uda antena . Šis antenas veids ir lēts un efektīvs. To var konstruēt ar vienu vai vairākiem atstarotāja elementiem un vienu vai vairākiem režisora elementiem. Yagi antenas var izgatavot, izmantojot antenu ar vienu atstarotāju, darbināmu salocītu dipola aktīvo elementu un direktoriem, kas uzstādīti horizontālai polarizācijai uz priekšu.

“vienfāzes līdz trīsfāžu pārveidotāja shēma ”

4. Mikroviļņu antenas

Antenas, kas darbojas mikroviļņu frekvencēs, ir pazīstamas kā mikroviļņu antenas . Šīs antenas tiek izmantotas plašā pielietojuma diapazonā.

Taisnstūra mikrolentes antenas

Taisnstūra mikrolentes antenas

Kosmosa kuģiem vai lidmašīnām - pamatojoties uz tādām specifikācijām kā izmērs, svars, izmaksas, veiktspēja, uzstādīšanas vienkāršība utt. - priekšroka tiek dota zema profila antenām. Šīs antenas ir pazīstamas kā taisnstūrveida mikrostrāvu antenas vai plākstera antenas, tām ir nepieciešama vieta tikai padeves līnijai, kas parasti atrodas aiz iezemētās plaknes. Galvenais šo antenu izmantošanas trūkums ir to neefektīvais un ļoti šaurais joslas platums, kas parasti ir procentu daļa vai, lielākais, daži procenti.

Plakanās apgrieztās F antenas

Plānoto apgriezto F antenu var uzskatīt par lineāras apgrieztās F antenas (IFA) veidu, kurā stieples izstarojošo elementu aizstāj ar plāksni, lai palielinātu joslas platumu. Šo antenu priekšrocība ir tā, ka tās var paslēpt mobilā korpusā, salīdzinot ar dažāda veida antenām, piemēram, pātagu, stieņu vai spirālveida antenām utt. Otra priekšrocība ir tā, ka tās var samazināt aizmugurējo starojumu virzienā uz augšu absorbējot enerģiju, kas palielina efektivitāti. Tie nodrošina lielu pieaugumu gan horizontālā, gan vertikālā stāvoklī. Šī funkcija ir vissvarīgākā jebkura veida antenām, kuras izmanto bezvadu sakaros.

5. Atstarotāju antenas

Stūra atstarotāja antena

Stūra atstarotāja antena

Antenu, kas satur vienu vai vairākus dipola elementus, kas novietoti stūra atstarotāja priekšā, sauc par stūra atstarotāja antenu. Jebkuras antenas virzību var palielināt, izmantojot atstarotājus. Vadu antenas gadījumā starojuma virzīšanai uz priekšu aiz antenas tiek izmantota vadoša loksne.

Paraboliskā-atstarotāja antena

Paraboliskās antenas izstarojošajai virsmai ir ļoti lieli izmēri, salīdzinot ar viļņa garumu. Ģeometriskā optika, kas ir atkarīga no stariem un viļņu frontēm, tiek izmantota, lai uzzinātu par dažām šo antenu īpašībām. Dažas svarīgas šo antenu īpašības var izpētīt, izmantojot staru optiku, un citas antenas, izmantojot elektromagnētiskā lauka teoriju.

Paraboliskā antena

Viena no šīs antenas noderīgajām īpašībām ir atšķirīgas sfēriskas viļņu frontes pārveidošana paralēlā viļņu frontē, kas rada šauru antenas staru. Dažādu veidu plūsmas, kurās tiek izmantots šis paraboliskais atstarotājs, ir ragu, Dekarta un dipola padeves.

Šajā rakstā esat izpētījis dažādu veidu antenas un to pielietojumu bezvadu sakaros un antenu izmantošanu datu pārsūtīšanā un saņemšanā. Lai saņemtu palīdzību saistībā ar šo rakstu, sazinieties ar mums, komentējot komentāru sadaļu zemāk.

foto kredīti: