A modern korszakban vezeték nélküli kommunikáció sok mérnök érdeklődést mutat a kommunikációs területek specializálódása iránt, de ehhez alapvető ismeretekre van szükség az alapvető kommunikációs fogalmakról, például antennatípusokról, elektromágneses sugárzásról és a terjedéssel kapcsolatos különféle jelenségekről stb. Vezeték nélküli kommunikációs rendszerek esetén az antennák kiemelkedő szerepet játszanak szerepet, mivel hatékonyan alakítják át az elektronikus jeleket elektromágneses hullámokká.

Az antennák típusai

Az antennák bármelyik alapvető elemei elektromos áramkör mivel összekapcsoló kapcsolatokat biztosítanak az adó és a szabad tér között, vagy a szabad tér és a vevő között. Mielőtt megvitatnánk az antennatípusokat, néhány tulajdonságot meg kell érteni. Ezeken a tulajdonságokon kívül részletesen kitérünk a kommunikációs rendszerben használt különféle antennákra is.

Az antennák tulajdonságai

Antenna erősítés
Nyílás
Irányosság és sávszélesség
Polarizáció
Tényleges hossz
Poláris diagram

Antenna erősítés: Az a paraméter, amely az antenna sugárirányú irányának mértékét méri, nyereségnek nevezzük. A nagyobb erősítésű antenna sugárzási mintázatában hatékonyabb. Az antennákat úgy tervezték, hogy a teljesítmény a kívánt irányba emelkedjen, és a nem kívánt irányokban csökkenjen.

G = (antenna által sugárzott teljesítmény) / (referencia antenna által sugárzott teljesítmény)

Nyílás: Ez a nyílás az antenna effektív nyílásaként is ismert, amely aktívan részt vesz az elektromágneses hullámok továbbításában és vételében. Az antenna által felvett energia kollektív területtel társul. Az antenna ezen összegyűjtött területe hatékony rekeszként ismert.

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

Irányosság és sávszélesség: Az antenna irányelve a koncentrált teljesítménysugárzás meghatározott irányú méréseként van meghatározva. Úgy tekinthetjük, mint egy antenna képessége a sugárzott teljesítmény adott irányba történő irányítására. Megjegyezhetjük azt is, hogy az adott irányú sugárzás intenzitása és az átlagos sugárzási intenzitás aránya. A sávszélesség az egyik kívánt paraméter az antenna kiválasztásához. Meghatározható azon frekvenciatartományként, amelyen keresztül egy antenna megfelelően sugározhat energiát és fogadhat energiát.

Polarizáció: Az antennából indított elektromágneses hullám függőlegesen és vízszintesen polarizálódhat. Ha a hullám függőleges irányban polarizálódik, akkor az E vektor függőleges és függőleges antennát igényel. Ha az E vektor vízszintes, vízszintes antennára van szüksége az indításához. Néha körkörös polarizációt alkalmaznak, ez horizontális és vertikális módszerek kombinációja.

Tényleges hossz: A tényleges hosszúság az antennák azon paramétere, amely jellemzi az antennák hatékonyságát az elektromágneses hullámok továbbításában és fogadásában. Az effektív hossz meghatározható mind az adó, mind a vevő antennák számára. Az EMF aránya a vevő bemeneténél és az antennán bekövetkezett elektromos tér intenzitása a vevők tényleges hosszának nevezhető. Az adó tényleges hossza meghatározható a vezetékben lévő szabad tér hosszaként, és az árameloszlás annak teljes hosszában azonos térintenzitást generál a sugárzás bármely irányában.

Eredményes hossz = (nem egyenletes áramterhelés alatt álló terület) / (egyenletes árameloszlású terület)

Poláris diagram: Az antenna legfontosabb tulajdonsága a sugárzási mintázata vagy a poláris diagram. Átadó antenna esetén ez egy olyan diagram, amely az antenna által sugárzott teljesítménymező erősségét tárgyalja különböző szögirányokban, amint az az alábbi ábrán látható. A diagram mind függőleges, mind vízszintes síkhoz beszerezhető - és függőleges, illetve vízszintes mintaként is nevezik.

Mostanáig kitértünk az antennák tulajdonságaira, és most megvitatjuk a különféle típusú antennákat, amelyeket különböző alkalmazásokhoz használnak.

Az antennák típusai

Napló periódusos antennák

Csokornyakkendő antennák
Log-Periodic Dipole Array

Huzalantennák

Rövid dipólus antenna
Dipólus antenna
Monopólus antenna
Keretantenna

Utazó hullámantennák

Spirálantennák
Yagi-Uda antennák

Mikrohullámú antennák

Téglalap alakú Micro szalagantennák
Planar Inverted-F antennák

Reflektor antennák

Sarokreflektor
Parabolikus fényvisszaverő

1. Napló-periódusos antennák

Napló periódusos antenna

A log-periodikus antennát log-periodic tömbnek is nevezik. Ez egy több elemből álló, irányított keskeny sugár antenna, amely a frekvenciák széles tartományán működik. Ez az antenna az antenna tengelye mentén különböző időintervallumokban elhelyezett dipólusok sorozatából áll, amelyet a frekvencia logaritmikus függvénye követ. A log-periódusos antennát számos alkalmazásban használják, ahol változó sávszélességre van szükség, az antennaerősítéssel és az irányíthatósággal együtt.

Csokornyakkendő antennák

Csokornyakkendő antenna

A csokornyakkendő antennát Biconical antennának vagy Butterfly antennának is nevezik. A bikonikus antenna egy körsugárzó széles sávú antenna. Az antenna méretétől függően alacsony frekvenciájú válaszokkal rendelkezik, és felüláteresztő szűrőként működik. Amint a frekvencia magasabb határokra megy, a tervezési frekvenciától eltekintve, az antenna sugárzási mintázata torzul és elterjed.

A csokornyakkendő antennák többsége a bikónikus antennák származékai. A diszkó egyfajta félbikónikus antenna. A csokornyakkendő antenna sík, ezért irányított antenna.

Log-Periodic Dipole Array

Napló periódusos dipólus antenna

A leggyakrabban használt antennatípus vezeték nélküli kommunikációs technológia A log-periodikus dipól tömb alapvetően számos dipólus elemet tartalmaz. Ezeknek a dipól-tömb antennáknak a mérete a hátsó végtől az elülső végig csökken. Ennek az RF antennának a fénysugara a kisebb elülső részből származik.

A tömb hátsó végén lévő elem nagyméretű, a fél hullámhossz alacsony frekvenciatartományban működik. Az elem távolsága csökken a tömb elülső vége felé, ahol a legkisebb tömbök vannak elhelyezve. E művelet során a frekvencia váltakozásával zökkenőmentes átmenet megy végbe az elemek tömbje mentén, ami aktív régió kialakulásához vezet.

2. Huzalantennák

Huzalantenna

A huzalantennákat lineáris vagy ívelt antennáknak is nevezik. Ezek az antennák nagyon egyszerűek, olcsók és sokféle alkalmazásban használatosak. Ezeket az antennákat további négy részre osztjuk, az alábbiakban ismertetjük.

Dipólus antenna

A dipólantenna az egyik legegyszerűbb antennarendezés. Ez a dipólantenna két vékony fémrúdból áll, amelyek között szinuszos feszültségkülönbség van. A rudak hosszát úgy választják meg, hogy a hullámhosszuk negyedhosszúságú legyen az üzemi frekvenciákon. Ezeket az antennákat saját antennáik vagy más antennák tervezéséhez használják. Nagyon egyszerű elkészíteni és használni.

Dipólus antenna

A dipólantenna két fémrúdból áll, amelyeken keresztül áram és frekvencia áramlik. Ez az áram- és feszültségáram elektromágneses hullámot okoz, és a rádiójelek kisugárzódnak. Az antenna egy sugárzó elemből áll, amely szétválasztja a rudakat, és az áramot a központon keresztül áramolja, a távadó segítségével az adónál, amely a vevőből származik. Különböző típusú dipólantennák RF antennák félhullámú, többszörös, hajtogatott, nem rezonáns stb.

Röviddipólusú antenna:

“a dinamikus szivattyúknak három fő kategóriája van. sorolja fel és határozza meg őket ”

Rövid dipólus antenna

Ez az antennák közül a legegyszerűbb. Ez az antenna egy nyitott áramkörű vezeték, amelyben rövid a „hullámhosszhoz viszonyítva” jelölést jelent, így ez az antenna elsőbbséget biztosít a vezeték méretének a működési frekvencia hullámhosszához viszonyítva. Bármilyen szempontot figyelembe vesz a dipólantenna abszolút mérete. A rövid dipólantenna két ko-lineáris vezetőből áll, amelyek egymástól a végéig helyezkednek el, és egy kis adagolóvezeték van a vezetők között. A dipólust akkor tekintjük rövidnek, ha a sugárzó elem hossza kisebb, mint a hullámhossz tizede.

L<λ/10

A rövid dipólantenna két ko-lineáris vezetőből áll, amelyeket egymástól a végéig helyeznek el, és a vezetők között egy kis rés van egy adagoló által.

A rövid dipólantenna hatékonyság szempontjából ritkán kielégítő, mivel az antennába belépő energia nagy része eloszlik, mivel a hő és az ellenállási veszteség is fokozatosan megnő.

Monopólus antenna

A monopólus antenna az egyszerű dipólantenna fele, amely egy földelt sík felett helyezkedik el, az alábbi ábra szerint.

A földelt sík feletti sugárzási minta megegyezik a félhullámú dipól antennával, azonban a teljes kisugárzott teljesítmény fele annak a dipólnak a teljesítménye, amelyet a mező csak a felső félteke régiójában sugároz ki. Ezeknek az antennáknak az irányíthatósága megduplázódik a dipól antennákhoz képest.

A monopólus antennákat járműre szerelt antennaként is használják, mivel ezek biztosítják a föld fölé szerelt antennák számára a szükséges alapsíkot.

Keretantenna

Keretantenna

A hurokantennák hasonló jellemzőkkel rendelkeznek mind a dipólus, mind a monopólus antennák miatt, mivel egyszerűek és könnyen felépíthetők. A hurokantennák különböző formákban kaphatók, például kör alakúak, elliptikusak, téglalap alakúak stb. A hurokantenna alapvető jellemzői függetlenek az alakjától. Széles körben használják 3 GHz körüli frekvenciájú kommunikációs kapcsolatokban. Ezek az antennák elektromágneses mező szondaként is használhatók a mikrohullámú sávokban.

A hurokantenna kerülete meghatározza az antenna hatékonyságát, hasonlóan a dipólus és a monopólus antennáihoz. Ezeket az antennákat további két típusba sorolják: elektromosan kicsi és elektromosan nagy a hurok kerülete alapján.

Elektromosan kicsi hurokantenna ———> Körfogat≤λ⁄10

Elektromosan nagy hurokantenna ———> Körkör≈λ

Az egyetlen fordulat elektromosan kicsi hurkainak kis sugárzási ellenállása van a veszteségállóságukhoz képest. A kis hurok antennák sugárzási ellenállása további fordulatok hozzáadásával javítható. A többfordulós hurkok jobb sugárzási ellenállással rendelkeznek, még akkor is, ha kisebb a hatékonyságuk.

Kis hurokantenna

Emiatt a kis hurokantennát többnyire vevőantennaként használják, ahol a veszteség nem kötelező. A kis hurkokat alacsony hatékonyságuk miatt nem használják adóantennaként.

A rezonáns hurokantennák viszonylag nagyok, és a hullámhossz működése irányítja őket. Nagy hurokantennaként is ismertek, mivel magasabb frekvenciákon használják őket, például VHF és UHF, ahol méretük kényelmes. Hajlított dipól antennaként tekinthetők, különböző alakzatokra deformálódhatnak, például gömb alakúak, szögletesek stb., És hasonló jellemzőkkel rendelkeznek, mint például a nagy sugárzás hatékonysága.

3. Utazó hullámantennák

Spirálantennák

A spirális antennákat hélix antennaként is ismerik. Viszonylag egyszerű felépítésűek, egy-két vagy több huzallal tekercselve hélixet alkotnak, amelyet általában alapsík vagy alakú reflektor támogat és megfelelő előtolás vezet. A legelterjedtebb kialakítás az egyetlen vezeték, amelyet a talaj támaszt alá és koaxiális vezeték vezet be.

Általában a spirális antenna sugárzási tulajdonságai kapcsolódnak ehhez a specifikációhoz: a szerkezet elektromos mérete, ahol a bemeneti impedancia érzékenyebb a hangmagasságra és a vezeték méretére.

Spirálantenna

A spirális antennáknak két túlnyomó sugárzási módjuk van: a normál és az axiális mód. Az axiális módot széles körben alkalmazzák. Normál üzemmódban a hélix méretei kicsiek a hullámhosszához képest. Ez az antenna rövid dipól vagy monopólus antennaként működik. Axiális módban a spirál méretei megegyeznek a hullámhosszával. Ez az antenna irányított antennaként működik.

Yagi-Uda antenna

Yagi-Uda antenna

Egy másik antenna, amely passzív elemeket használ, az Yagi-Uda antenna . Ez a fajta antenna olcsó és hatékony. Megépíthető egy vagy több reflektorelemmel és egy vagy több rendezőelemmel. A Yagi antennákat egy reflektorral ellátott antenna, hajtott hajtogatott dipólus aktív elem és igazgatók használatával készíthetjük elõre a vízszintes polarizációhoz.

“hogyan működik a hall effekt kapcsoló ”

4. Mikrohullámú antennák

A mikrohullámú frekvencián működő antennák a következők: mikrohullámú antennák . Ezeket az antennákat széles körben alkalmazzák.

Téglalap alakú Micro szalagantennák

Téglalap alakú Micro szalagantennák

Űrhajók vagy repülőgépek alkalmazásához - az olyan specifikációk alapján, mint a méret, súly, költség, teljesítmény, könnyű telepítés stb. - Előnyösek az alacsony profilú antennák. Ezeket az antennákat téglalap alakú mikroszalag antennáknak vagy patch antennáknak nevezik, és csak az alapvonal mögött elhelyezett betápláló vezeték számára szükséges helyet. Ezen antennák használatának legfőbb hátránya a nem hatékony és nagyon szűk sávszélességük, amely jellemzően egy százalék vagy legfeljebb néhány százalék töredéke.

Planar Inverted-F antennák

A sík inverz-F antennát egy lineáris invertált F antennának (IFA) tekinthetjük, amelyben a vezetéket sugárzó elemet lemezzel helyettesítik a sávszélesség növelése érdekében. Ezeknek az antennáknak az az előnye, hogy elrejthetők a mobil házába, összehasonlítva a különböző típusú antennákkal, például ostorral, rúddal vagy spirális antennával stb. A másik előny, hogy csökkenthetik a hátrafelé irányuló sugárzást az antenna az energia felvételével, ami növeli a hatékonyságot. Nagy nyereséget biztosítanak mind vízszintes, mind függőleges állapotban. Ez a szolgáltatás a vezeték nélküli kommunikációban használt antennák esetében a legfontosabb.

5. Reflektor antennák

Sarokreflex antenna

Sarokreflex antenna

Az az antenna, amely egy vagy több dipóluselemet tartalmaz egy sarokreflektor elé, sarok-reflektor antennaként ismert. Bármelyik antenna irányíthatósága növelhető reflektorok használatával. Huzalantenna esetén az antenna mögött egy vezetőlemezt használnak a sugárzás előre irányítására.

Parabolikus fényvisszaverő antenna

A parabolikus antenna sugárzó felületének hullámhosszához képest nagyon nagy méretei vannak. A sugárzástól és hullámtávolságtól függő geometriai optikát használják ezen antennák bizonyos jellemzőinek megismerésére. Ezen antennák bizonyos fontos tulajdonságait fényoptika, más antennák pedig elektromágneses térelmélet segítségével tanulmányozhatjuk.

Parabolikus antenna

Ennek az antennának az egyik hasznos tulajdonsága az, hogy egy széttartó gömb alakú hullámfront párhuzamos hullámfrontokká alakul, amely keskeny sugárzást eredményez. Az ezt a parabolikus reflektort használó különféle típusú takarmányok közé tartoznak a kürt, a derékszögű és a dipólusos tápok.

Ebben a cikkben tanulmányozta a különböző típusú antennákat és azok alkalmazását a vezeték nélküli kommunikációban, valamint az antennák használatát az adatok továbbításában és fogadásában. Ha bármilyen segítségre van szüksége a cikk kapcsán, vegye fel velünk a kapcsolatot az alábbi megjegyzés részben.

fotó Hitelek: