1. Introduksjon til antenner
En antenne er en overgangsstruktur mellom fritt rom og en transmisjonslinje, som vist i figur 1. Transmisjonslinjen kan være i form av en koaksialledning eller et hult rør (bølgeleder), som brukes til å overføre elektromagnetisk energi fra en kilde til en antenne, eller fra en antenne til en mottaker. Førstnevnte er en sendende antenne, og sistnevnte er en mottakerantenne.antenne.
Figur 1 Elektromagnetisk energioverføringsbane
Transmisjonen til antennesystemet i transmisjonsmodusen i figur 1 er representert av Thevenin-ekvivalenten som vist i figur 2, hvor kilden er representert av en ideell signalgenerator, transmisjonslinjen er representert av en linje med karakteristisk impedans Zc, og antennen er representert av en last ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Lastmotstanden RL representerer lednings- og dielektriske tap forbundet med antennestrukturen, mens Rr representerer antennens strålingsmotstand, og reaktansen XA brukes til å representere den imaginære delen av impedansen forbundet med antennestrålingen. Under ideelle forhold bør all energien som genereres av signalkilden overføres til strålingsmotstanden Rr, som brukes til å representere antennens strålingskapasitet. Imidlertid er det i praktiske anvendelser leder-dielektriske tap på grunn av egenskapene til transmisjonslinjen og antennen, samt tap forårsaket av refleksjon (mismatch) mellom transmisjonslinjen og antennen. Når man tar hensyn til kildens interne impedans og ignorerer transmisjonslinjen og refleksjonstap (mismatch), tilføres antennen maksimal effekt under konjugert matching.
Figur 2
På grunn av avviket mellom transmisjonslinjen og antennen, legges den reflekterte bølgen fra grensesnittet over den innfallende bølgen fra kilden til antennen for å danne en stående bølge, som representerer energikonsentrasjon og -lagring og er en typisk resonansenhet. Et typisk stående bølgemønster er vist med den stiplede linjen i figur 2. Hvis antennesystemet ikke er riktig utformet, kan transmisjonslinjen i stor grad fungere som et energilagringselement i stedet for en bølgeleder og energioverføringsenhet.
Tapene forårsaket av transmisjonslinjen, antennen og stående bølger er uønskede. Linjetap kan minimeres ved å velge lavtaps-transmisjonslinjer, mens antennetap kan reduseres ved å redusere tapsmotstanden representert av RL i figur 2. Stående bølger kan reduseres og energilagring i linjen kan minimeres ved å matche antennens impedans (last) med linjens karakteristiske impedans.
I trådløse systemer er antenner vanligvis nødvendige, i tillegg til å motta eller sende energi, for å forsterke utstrålt energi i bestemte retninger og undertrykke utstrålt energi i andre retninger. Derfor må antenner, i tillegg til deteksjonsenheter, også brukes som retningsbestemte enheter. Antenner kan være i forskjellige former for å møte spesifikke behov. Det kan være en ledning, en åpning, en lapp, en elementenhet (matrise), en reflektor, en linse, osv.
I trådløse kommunikasjonssystemer er antenner en av de viktigste komponentene. God antennedesign kan redusere systemkravene og forbedre den generelle systemytelsen. Et klassisk eksempel er fjernsyn, hvor kringkastingsmottaket kan forbedres ved å bruke høyytelsesantenner. Antenner er for kommunikasjonssystemer det øyne er for mennesker.
2. Antenneklassifisering
Hornantennen er en plan antenne, en mikrobølgeantenne med et sirkulært eller rektangulært tverrsnitt som gradvis åpner seg på enden av bølgelederen. Det er den mest brukte typen mikrobølgeantenne. Strålingsfeltet bestemmes av størrelsen på hornets blenderåpning og forplantningstypen. Blant disse kan hornveggens påvirkning på strålingen beregnes ved hjelp av prinsippet om geometrisk diffraksjon. Hvis hornets lengde forblir uendret, vil blenderåpningsstørrelsen og den kvadratiske faseforskjellen øke med økningen av hornets åpningsvinkel, men forsterkningen vil ikke endres med blenderåpningsstørrelsen. Hvis hornets frekvensbånd må utvides, er det nødvendig å redusere refleksjonen ved halsen og hornets blenderåpning; refleksjonen vil avta etter hvert som blenderåpningsstørrelsen øker. Hornantennens struktur er relativt enkel, og strålingsmønsteret er også relativt enkelt og lett å kontrollere. Den brukes vanligvis som en mellomstor retningsantenne. Parabolske reflektorhornantenner med bred båndbredde, lave sidelober og høy effektivitet brukes ofte i mikrobølgerelékommunikasjon.
RM-DCPHA105145-20 (10,5–14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18–50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70–2,60 GHz)
2. Mikrostripantenne
Strukturen til en mikrostripantenne består vanligvis av et dielektrisk substrat, en radiator og et jordplan. Tykkelsen på det dielektriske substratet er mye mindre enn bølgelengden. Det tynne metalllaget nederst på substratet er koblet til jordplanet, og det tynne metalllaget med en spesifikk form er laget på forsiden gjennom fotolitografi som en radiator. Formen på radiatoren kan endres på mange måter i henhold til behovene.
Fremveksten av mikrobølgeintegrasjonsteknologi og nye produksjonsprosesser har fremmet utviklingen av mikrostripantenner. Sammenlignet med tradisjonelle antenner er mikrostripantenner ikke bare små i størrelse, lette i vekt, lave i profil, enkle å tilpasse, men også enkle å integrere, lave i kostnader, egnet for masseproduksjon, og har også fordelene med varierte elektriske egenskaper.
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5–27 GHz)
Bølgeledersporantennen er en antenne som bruker sporene i bølgelederstrukturen for å oppnå stråling. Den består vanligvis av to parallelle metallplater som danner en bølgeleder med et smalt gap mellom de to platene. Når elektromagnetiske bølger passerer gjennom bølgeledergapet, vil det oppstå et resonansfenomen, og dermed generere et sterkt elektromagnetisk felt nær gapet for å oppnå stråling. På grunn av sin enkle struktur kan bølgeledersporantennen oppnå bredbånds- og høyeffektiv stråling, så den er mye brukt i radar, kommunikasjon, trådløse sensorer og andre felt i mikrobølge- og millimeterbølgebånd. Fordelene inkluderer høy strålingseffektivitet, bredbåndsegenskaper og god anti-interferensevne, så den er foretrukket av ingeniører og forskere.
RM-PA7087-43 (71–86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9–10 GHz)
En bikonisk antenne er en bredbåndsantenne med en bikonisk struktur, som kjennetegnes av bred frekvensrespons og høy strålingseffektivitet. De to koniske delene av den bikoniske antennen er symmetriske i forhold til hverandre. Gjennom denne strukturen kan effektiv stråling i et bredt frekvensbånd oppnås. Den brukes vanligvis innen felt som spektrumanalyse, strålingsmåling og EMC-testing (elektromagnetisk kompatibilitet). Den har god impedansmatching og strålingsegenskaper og er egnet for bruksscenarier som trenger å dekke flere frekvenser.
RM-BCA2428-4(24–28 GHz)
RM-BCA218-4 (2–18 GHz)
Spiralantenne er en bredbåndsantenne med spiralstruktur, som kjennetegnes av bred frekvensrespons og høy strålingseffektivitet. Spiralantenne oppnår polarisasjonsdiversitet og bredbåndsstrålingsegenskaper gjennom strukturen til spiralspoler, og er egnet for radar, satellittkommunikasjon og trådløse kommunikasjonssystemer.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2–18 GHz)
For å lære mer om antenner, vennligst besøk:
Publisert: 14. juni 2024
