Siin on kiire viis teada saada erinevat tüüpi antennidest

Proovige Meie Instrumenti Probleemide Kõrvaldamiseks





Aastal traadita side , on paljud insenerid huvitatud suhtlusvaldkondade spetsialiseerumisest, kuid see nõuab põhiteadmisi põhilistest kommunikatsioonikontseptsioonidest, näiteks antennide tüübid, elektromagnetkiirgus ja mitmesugused levimisega seotud nähtused jne. Traadita sidesüsteemide korral mängivad antennid silmapaistvalt kui nad muundavad elektroonilised signaalid tõhusalt elektromagnetlaineteks.

Antennide tüübid

Antennide tüübid



Antennid on kõigi komponentide põhikomponendid elektriskeem kuna need pakuvad ühenduslülisid saatja ja vaba ruumi vahel või vaba ruumi ja vastuvõtja vahel. Enne antennitüüpide üle arutlemist tuleb mõista mõningaid omadusi. Lisaks nendele omadustele käsitleme üksikasjalikult ka erinevat tüüpi antenne, mida kasutatakse sidesüsteemis.


Antennide omadused

  • Antenni võimendus
  • Ava
  • Suunavus ja ribalaius
  • Polarisatsioon
  • Tegelik pikkus
  • Polaarskeem

Antenni võimendus: Parameeter, mis mõõdab antenni radiaalmustri suunavusastet, on tuntud kui võimendus. Suurema võimendusega antenn on kiirgusmustrilt efektiivsem. Antennid on loodud nii, et võim tõuseb soovitud suunas ja väheneb soovimatutes suundades.



G = (antenni kiiratav võimsus) / (võrdlusantenni kiiratav võimsus)

Ava: See ava on tuntud ka kui antenni efektiivne ava, mis osaleb aktiivselt elektromagnetlainete edastamisel ja vastuvõtmisel. Antenni vastuvõetud võimsus seostub kollektiivse alaga. Antenni kogutud ala on tuntud kui efektiivne ava.

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


Suunavus ja ribalaius: Antenni direktiiv on määratletud kui kontsentreeritud võimsuskiirguse kindlas suunas mõõtmine. Seda võib pidada antenni võimeks suunata kiiratud võimsust antud suunas. Seda võib märkida ka kui kiirguse intensiivsuse suhet antud suunas keskmise kiirguse intensiivsusega. Ribalaius on üks antenni valimiseks soovitud parameetritest. Seda saab määratleda kui sageduste vahemikku, mille kaudu antenn suudab korralikult energiat kiirata ja energiat vastu võtta.

Polarisatsioon: Antennilt käivitatud elektromagnetlaine võib olla vertikaalselt ja horisontaalselt polariseeritud. Kui laine polariseerub vertikaalsuunas, siis on E vektor vertikaalne ja see nõuab vertikaalset antenni. Kui vektor E on horisontaalselt, vajab ta selle käivitamiseks horisontaalset antenni. Mõnikord kasutatakse ümmargust polarisatsiooni, see on nii horisontaalsete kui ka vertikaalsete viiside kombinatsioon.

Tegelik pikkus: Efektiivne pikkus on antennide parameeter, mis iseloomustab antennide efektiivsust elektromagnetlainete edastamisel ja vastuvõtmisel. Efektiivse pikkuse saab määrata nii edastavate kui ka vastuvõtvate antennide jaoks. EMF suhe vastuvõtja sisendis ja antennil tekkinud elektrivälja intensiivsus on tuntud kui vastuvõtja tegelik pikkus. Saatja efektiivse pikkuse saab määratleda juhi vaba ruumi pikkusena ja voolu jaotumine selle pikkuses tekitab samasuguse väljaintensiivsuse igas kiirguse suunas.

Efektiivne pikkus = (ebaühtlase voolu häirega ala) / (ühtlase voolujaotusega ala)

Polaarskeem: Antenni kõige olulisem omadus on selle kiirgusmuster või polaarskeem. Edastava antenni korral on see graafik, mis arutleb antenni kiiritatud võimsusvälja tugevuse üle erinevates nurkades, nagu on näidatud allpool oleval joonisel. Graafiku saab ka nii vertikaalsete kui ka horisontaalsete tasapindade jaoks - ja seda nimetatakse ka vastavalt vertikaalseks ja horisontaalseks mustriks.

Siiani oleme käsitlenud antennide omadusi ja nüüd arutleme erinevat tüüpi antennide üle, mida kasutatakse erinevates rakendustes.

Antennide tüübid

Logi Perioodilised antennid

  • Kikilipsude antennid
  • Logi-perioodiline dipoolmassiiv

Traatantennid

  • Lühike dipoolantenn
  • Dipoolantenn
  • Monopoolantenn
  • Silmusantenn

Rändavad laineantennid

  • Spiraalsed antennid
  • Yagi-Uda antennid

Mikrolaine antennid

  • Ristkülikukujulised mikrolintantennid
  • Tasapinnalised tagurpidi-F antennid

Helkurantennid

  • Nurga helkur
  • Paraboolne helkur

1. Palgiperioodilised antennid

Logi Perioodiline antenn

Logi Perioodiline antenn

Logi-perioodilist antenni nimetatakse ka logi perioodiliseks massiiviks. See on mitme elemendiga, suunatud kitsa kiirega antenn, mis töötab laias sagedusalas. See antenn on valmistatud dipoolide seeriast, mis on paigutatud piki antenni telge erinevatele ajaintervallidele, millele järgneb logaritmiline sageduse funktsioon. Logi-perioodilist antenni kasutatakse paljudes rakendustes, kus on vaja muutuvat ribalaiust koos antenni võimenduse ja suunatavusega.

Kikilipsude antennid

Kikilipsude antenn

Kikilipsude antenn

Kikilipsude antenni tuntakse ka kui Biconical antenni või Butterfly antenni. Bikooniline antenn on laiaribaline antenn. Vastavalt selle antenni suurusele reageerib see madalsageduslikult ja toimib ülipääsfiltrina. Kui sagedus läheb kõrgematesse piiridesse, eemale kavandatud sagedusest, moonutab ja levib antenni kiirgusmuster.

Enamik kikilipsude antenne on bikooniliste antennide derivaadid. Diskoon on teatud tüüpi poolbikooniline antenn. Kikilipsude antenn on tasapinnaline ja seetõttu ka suunantenn.

Logi-perioodiline dipoolmassiiv

Logi perioodiline dipoolantenn

Logi perioodiline dipoolantenn

Aastal kõige levinum antennitüüp traadita sidetehnoloogia on logiperioodiline dipoolmaatriks, mis sisaldab põhimõtteliselt mitmeid dipoolelemente. Nende dipoolmaatriksiga antennide suurus väheneb tagumisest otsast esiotsa. Selle RF-antenni esituli pärineb väiksemast esiosast.

Massiivi tagumises otsas on suur suurus, mille pool lainepikkust töötab madalsagedusalas. Elemendi vahe väheneb massiivi esiosa suunas, kuhu on paigutatud väikseimad massiivid. Selle toimingu ajal, kui sagedus varieerub, toimub sujuv üleminek mööda elementide massiivi, mis viib aktiivse piirkonna moodustumiseni.

2. Traatantennid

Traatantenn

Traatantenn

Traatantenne tuntakse ka kui lineaarseid või kõveraid antenne. Need antennid on väga lihtsad, odavad ja neid kasutatakse paljudes rakendustes. Need antennid jagunevad veel neljaks, nagu allpool selgitatud.

Dipoolantenn

Dipoolantenn on antenni kõige sirgjoonelisem joondamine. See dipoolantenn koosneb kahest õhukesest metallvardast, mille vahel on sinusoidaalne pinge erinevus. Vardade pikkus valitakse nii, et nende lainepikkuse veerandpikkus oleks töösagedustel. Neid antenne kasutatakse oma antennide või muude antennide kujundamisel. Neid on väga lihtne üles ehitada ja kasutada.

Dipoolantenn

Dipoolantenn koosneb kahest metallvardast, mille kaudu voolavad vool ja sagedus. See voolu- ja pingevoog tekitab elektromagnetlaine ja raadiosignaalid kiirguvad. Antenn koosneb kiirgavast elemendist, mis jagab vardad ja muudab voolu keskme kaudu voolavaks, kasutades vastuvõtjast väljavoolu saatja juures olevat toiteallikat. Erinevad dipoolantennide tüübid, mida kasutatakse RF antennid hõlmavad poollainet, mitmekordset, volditut, mittevastavat jne.

Lühidipoolne antenn:

Lühike dipoolantenn

Lühike dipoolantenn

See on igat tüüpi antennidest kõige lihtsam. See antenn on avatud ringlusega traat, milles lühike tähistab 'lainepikkuse suhtes', nii et see antenn seab esmatähtsaks juhtme suuruse töö sageduse lainepikkuse suhtes. See arvestab dipoolantenni absoluutse suurusega. Lühike dipoolantenn koosneb kahest sirgjoonelisest juhist, mis on paigutatud otsast otsani, toitejuhtmete vahel on väike vahe. Dipooli peetakse lühikeseks, kui kiirgava elemendi pikkus on alla kümnendiku lainepikkusest.

L<λ/10

Lühike dipoolantenn on valmistatud kahest sirgjoonelisest juhist, mis on paigutatud otsast otsani, sööturi abil on juhtmete vahel väike vahe.

Lühike dipoolantenn on efektiivsuse seisukohast harva rahuldav, sest suurem osa sellesse antenni sisenevast võimsusest hajub, kuna ka soojus- ja takistuskaod suurenevad järk-järgult.

Monopoolantenn

Monopoolantenn on pool lihtsast dipoolantennist, mis paikneb maandatud tasapinna kohal, nagu on näidatud alloleval joonisel.

Maandatud tasapinna kohal on kiirguse muster sama, mis poollaine dipoolantennil, kuid kogu kiiratud võimsus on pool dipooli omast, mida väli kiirgab ainult ülemise poolkera piirkonnas. Nende antennide suunavus muutub dipoolantennidega võrreldes kahekordseks.

Monopoolantenne kasutatakse ka sõidukile paigaldatavate antennidena, kuna need tagavad maa kohale paigaldatud antennide jaoks vajaliku aluspinna.

Silmusantenn

Silmusantenn

Silmusantenn

Loop-antennidel on sarnased omadused nii dipool- kui ka monopoolantennidega, kuna need on lihtsad ja hõlpsasti konstrueeritavad. Silmusantennid on saadaval erineva kujuga, näiteks ümmargused, elliptilised, ristkülikukujulised jne. Silmusantenni põhiomadused ei sõltu selle kujust. Neid kasutatakse laialdaselt sideühendustes sagedusega umbes 3 GHz. Neid antenne saab kasutada ka elektromagnetvälja sondidena mikrolaineahelates.

Silmusantenni ümbermõõt määrab antenni efektiivsuse sarnaseks dipool- ja monopoolantennide omaga. Need antennid liigitatakse lisaks kahte tüüpi: elektriliselt väikesed ja elektriliselt suured, lähtudes aasa ümbermõõdust.

Elektriliselt väikese silmusega antenn ———> Ümbermõõt ≤ 10

Elektriliselt suur silmusantenn ———> Ümbermõõt≈λ

Ühe pöörde elektriliselt väikestel silmustel on väike kadumiskindlus võrreldes nende kadumistakistusega. Väikeste silmuste antennide kiirgustakistust saab parandada, lisades veel pöördeid. Mitmekeerulistel silmustel on parem kiirgustakistus isegi siis, kui nende efektiivsus on väiksem.

Väike aasantenn

Väike aasantenn

Seetõttu kasutatakse väikest silmusantenni enamasti vastuvõtuantennidena, kus kaod pole kohustuslikud. Väikseid silmuseid ei kasutata antennidena nende madala efektiivsuse tõttu.

Resonantssilmuse antennid on suhteliselt suured ja neid suunab lainepikkuse toimimine. Neid nimetatakse ka suurte silmuste antennideks, kuna neid kasutatakse kõrgematel sagedustel, näiteks VHF ja UHF, kusjuures nende suurus on mugav. Neid võib vaadelda kui volditud dipoolantenni ja deformeerunud erinevateks kujudeks, näiteks kerakujulisteks, ruudukujulisteks jne, ning neil on sarnased omadused nagu kõrge kiirgusefektiivsus.

3. Rändavad laineantennid

Spiraalsed antennid

Spiraalsed antennid on tuntud ka kui heeliksi antennid. Neil on suhteliselt lihtsad struktuurid, kusjuures üks, kaks või enam traati on keritud, moodustades heeliksi, mida tavaliselt toetavad maandumistasand või kujuline reflektor ja mida juhib sobiv etteanne. Kõige tavalisem disain on üks traat, mida toetab maa ja mida toidetakse koaksiaaljoonega.

Üldiselt on spiraalse antenni kiirgusomadused seotud selle spetsifikatsiooniga: struktuuri elektriline suurus, kusjuures sisendtakistus on tundlikum sammule ja juhtme suurusele.

Spiraalantenn

Spiraalantenn

Spiraalantennidel on kaks domineerivat kiirgusrežiimi: tavarežiim ja telgrežiim. Aksiaalset režiimi kasutatakse paljudes rakendustes. Tavarežiimis on heeliksi mõõtmed selle lainepikkusega võrreldes väikesed. See antenn toimib lühikese dipool- või monopoolantennina. Aksiaalses režiimis on spiraali mõõtmed selle lainepikkusega võrreldes samad. See antenn töötab suunantennina.

Yagi-Uda antenn

Yagi-Uda antenn

Yagi-Uda antenn

Teine antenn, mis kasutab passiivseid elemente, on Yagi-Uda antenn . Seda tüüpi antenn on odav ja tõhus. Selle saab koostada ühe või mitme helkurelemendi ja ühe või mitme režissöörelemendiga. Yagi antenne saab valmistada ühe reflektoriga antenni, juhitud volditud-dipoolse aktiivelemendi ja suunaga, mis on paigaldatud horisontaalseks polarisatsiooniks ettepoole.

4. Mikrolaineantennid

Mikrolainesagedustel töötavaid antenne tuntakse kui mikrolaineantennid . Neid antenne kasutatakse paljudes rakendustes.

Ristkülikukujulised mikrolintantennid

Ristkülikukujulised mikrolintantennid

Ristkülikukujulised mikrolintantennid

Kosmoseaparaatide või õhusõidukite rakenduste puhul - lähtudes sellistest spetsifikatsioonidest nagu suurus, kaal, maksumus, jõudlus, paigaldamise lihtsus jne - eelistatakse madala profiiliga antenne. Neid antenne tuntakse ristkülikukujuliste mikrolintantennide või plaastriantennidena. Need vajavad ainult etteandetoru jaoks ruumi, mis tavaliselt asetatakse alusplaadi taha. Nende antennide kasutamise peamine puudus on nende ebaefektiivne ja väga kitsas ribalaius, mis on tavaliselt murdosa protsendist või maksimaalselt paar protsenti.

Tasapinnalised tagurpidi-F antennid

Tasandilist pööratud F-antenni võib pidada lineaarse pööratud F-antenni (IFA) tüübiks, milles riba laiendamiseks asendatakse traati kiirgav element plaadiga. Nende antennide eeliseks on see, et neid saab mobiiltelefoni korpusesse peita võrreldes erinevat tüüpi antennidega, näiteks piitsa, varda või spiraalse antenniga jne. Teine eelis on see, et nad võivad vähendada tahapoole kiirgust antenni, neelates energiat, mis suurendab tõhusust. Need pakuvad suurt kasu nii horisontaalsetes kui vertikaalsetes olekutes. See funktsioon on kõige olulisem igasuguste traadita sides kasutatavate antennide puhul.

5. Helkurantennid

Nurga helkuri antenn

Nurga helkuri antenn

Nurga helkuri antenn

Antenni, mis sisaldab ühte või mitut dipoolelementi, mis on paigutatud nurgasreflektori ette, nimetatakse nurk-reflektori antenniks. Mis tahes antenni suunavust saab suurendada helkurite abil. Traatantenni korral kasutatakse kiirguse suunamiseks ettepoole juhtivat lehte antenni taga.

Parabool-helkurantenn

Paraboolantenni kiirgaval pinnal on selle lainepikkusega võrreldes väga suured mõõtmed. Geomeetrilist optikat, mis sõltub kiirtest ja laineprintidest, kasutatakse nende antennide teatud omaduste tundmiseks. Nende antennide teatud olulisi omadusi saab uurida kiiroptika abil ja teiste antennide abil elektromagnetvälja teooriat.

Paraboolne antenn

Paraboolne antenn

Selle antenni üks kasulikke omadusi on lahkneva sfäärilise lainefrondi muundamine paralleelseks lainefrondiks, mis tekitab antenni kitsa kiire. Seda paraboolset helkurit kasutavate eri tüüpi söötade hulka kuuluvad sarvesööt, Cartesiuse ja dipoolne sööt.

Selles artiklis olete uurinud erinevat tüüpi antenne ja nende rakendusi traadita sides ning antennide kasutamist andmete edastamisel ja vastuvõtmisel. Selle artikli kohta abi saamiseks võtke meiega ühendust, kommenteerides allolevas kommentaaride jaotises.

foto Autorid: