1. Увод у антене
Антена је прелазна структура између слободног простора и далековода, као што је приказано на слици 1. Преносна линија може бити у облику коаксијалне линије или шупље цеви (таласовода), која се користи за пренос електромагнетне енергије из извора. на антену, или са антене на пријемник. Прва је антена за одашиљање, а друга је антена за пријем.
Слика 1 Путања преноса електромагнетне енергије (простор извор-преносна линија-простор без антене)
Пренос антенског система у режиму преноса на слици 1 је представљен Тевенин еквивалентом као што је приказано на слици 2, где је извор представљен идеалним генератором сигнала, преносни вод је представљен линијом са карактеристичном импедансом Зц, а антена је представљена оптерећењем ЗА [ЗА = (РЛ + Рр) + јКСА]. Отпор оптерећења РЛ представља проводне и диелектричне губитке повезане са структуром антене, док Рр представља отпор зрачења антене, а реактанса КСА се користи за представљање имагинарног дела импедансе повезане са зрачењем антене. У идеалним условима, сва енергија коју генерише извор сигнала треба да се пренесе на отпор зрачења Рр, који се користи за представљање могућности зрачења антене. Међутим, у практичним применама постоје проводно-диелектрични губици због карактеристика далековода и антене, као и губици изазвани рефлексијом (неподударношћу) између далековода и антене. Узимајући у обзир унутрашњу импедансу извора и занемарујући губитке у далеководу и рефлексији (неподударности), максимална снага се обезбеђује антени под коњугованим усклађивањем.
Слика 2
Због неусклађености између далековода и антене, рефлектовани талас са интерфејса се суперпонира са упадним таласом од извора до антене да би се формирао стојећи талас, који представља концентрацију и складиштење енергије и типичан је резонантни уређај. Типичан узорак стојећег таласа приказан је испрекиданом линијом на слици 2. Ако антенски систем није правилно пројектован, далековод може у великој мери деловати као елемент за складиштење енергије, пре него као таласовод и уређај за пренос енергије.
Губици изазвани далеководом, антеном и стајаћим таласима су непожељни. Губици у линији могу се минимизирати одабиром далековода са малим губицима, док се губици антене могу смањити смањењем отпора губитка који је представљен са РЛ на слици 2. Стојећи таласи се могу смањити, а складиштење енергије у линији може се минимизирати усклађивањем импедансе антену (оптерећење) са карактеристичном импедансом линије.
У бежичним системима, поред пријема или преноса енергије, антене су обично потребне да појачају енергију зрачења у одређеним правцима и потисну енергију зрачења у другим правцима. Стога, поред уређаја за детекцију, антене се морају користити и као усмерени уређаји. Антене могу бити у различитим облицима како би задовољиле специфичне потребе. То може бити жица, отвор, закрпа, склоп елемента (низ), рефлектор, сочиво итд.
У бежичним комуникационим системима, антене су једна од најкритичнијих компоненти. Добар дизајн антене може смањити системске захтеве и побољшати укупне перформансе система. Класичан пример је телевизија, где се пријем емитовања може побољшати коришћењем антена високих перформанси. Антене су за комуникационе системе оно што су очи за људе.
2. Класификација антена
1. Жичана антена
Жичане антене су један од најчешћих типова антена јер се налазе скоро свуда – аутомобили, зграде, бродови, авиони, свемирске летелице итд. Постоје различити облици жичаних антена, као што су праволинијске (дипол), петље, спиралне, итд. као што је приказано на слици 3. Окружне антене не морају бити само кружне. Могу бити правоугаоне, квадратне, овалне или било ког другог облика. Кружна антена је најчешћа због своје једноставне структуре.
Слика 3
2. Антене са отвором
Антене са отвором бленде играју већу улогу због све веће потражње за сложенијим облицима антена и коришћења виших фреквенција. Неки облици антена са отвором бленде (пирамидалне, конусне и правоугаоне рог антене) приказани су на слици 4. Ова врста антене је веома корисна за примену у авионима и свемирским летелицама јер се могу врло згодно монтирати на спољашњи омотач авиона или свемирске летелице. Поред тога, могу бити прекривени слојем диелектричног материјала како би се заштитили од сурових окружења.
Слика 4
3. Мицрострип антена
Микротракасте антене постале су веома популарне 1970-их, углавном за сателитске апликације. Антена се састоји од диелектричне подлоге и металне закрпе. Метална закрпа може имати много различитих облика, а правоугаона патцх антена приказана на слици 5 је најчешћа. Микротракасте антене имају низак профил, погодне су за планарне и непланарне површине, једноставне су и јефтине за производњу, имају високу робусност када се монтирају на круте површине и компатибилне су са ММИЦ дизајном. Могу се монтирати на површину авиона, свемирских летелица, сателита, пројектила, аутомобила, па чак и мобилних уређаја и могу бити конформно дизајнирани.
Слика 5
4. Антена са низом
Карактеристике зрачења које захтевају многе апликације можда се не могу постићи једним елементом антене. Антенски низови могу да направе зрачење од елемената синтетизованих да произведу максимално зрачење у једном или више специфичних праваца, типичан пример је приказан на слици 6.
Слика 6
5. Рефлекторска антена
Успех истраживања свемира је такође довео до брзог развоја теорије антена. Због потребе за комуникацијом на изузетно великим удаљеностима, антене са изузетно великим појачањем морају се користити за пренос и пријем сигнала милионима миља далеко. У овој апликацији, уобичајен облик антене је параболична антена приказана на слици 7. Овај тип антене има пречник од 305 метара или више, а тако велика величина је неопходна да би се постигао велики добитак потребан за пренос или пријем сигнала милиона миљама далеко. Други облик рефлектора је угаони рефлектор, као што је приказано на слици 7 (ц).
Слика 7
6. Ленс антене
Сочива се првенствено користе за колимацију распршене енергије која се јавља како би се спречило њено ширење у нежељеним правцима зрачења. Одговарајућим променом геометрије сочива и одабиром правог материјала, они могу да конвертују различите облике дивергентне енергије у равне таласе. Могу се користити у већини апликација попут параболичких рефлекторских антена, посебно на вишим фреквенцијама, а њихова величина и тежина постају веома велике на нижим фреквенцијама. Антене са сочивима су класификоване према материјалу израде или геометријским облицима, од којих су неки приказани на слици 8.
Слика 8
Да бисте сазнали више о антенама, посетите:
Време поста: 19.07.2024
