1. Введение в антенны
Антенна — это переходная структура между свободным пространством и линией передачи, как показано на рисунке 1. Линия передачи может быть в виде коаксиальной линии или полой трубки (волновода), которая используется для передачи электромагнитной энергии от источника к антенне или от антенны к приемнику. Первая является передающей антенной, а вторая — приемнойантенна.
Рисунок 1. Путь передачи электромагнитной энергии
Передача антенной системы в режиме передачи на рисунке 1 представлена эквивалентом Тевенина, как показано на рисунке 2, где источник представлен идеальным генератором сигналов, линия передачи представлена линией с характеристическим сопротивлением Zc, а антенна представлена нагрузкой ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Сопротивление нагрузки RL представляет собой потери проводимости и диэлектрические потери, связанные со структурой антенны, в то время как Rr представляет собой сопротивление излучения антенны, а реактивное сопротивление XA используется для представления мнимой части импеданса, связанного с излучением антенны. В идеальных условиях вся энергия, генерируемая источником сигнала, должна передаваться на сопротивление излучения Rr, которое используется для представления способности излучения антенны. Однако в практических приложениях существуют потери проводник-диэлектрик из-за характеристик линии передачи и антенны, а также потери, вызванные отражением (несоответствием) между линией передачи и антенной. Учитывая внутреннее сопротивление источника и игнорируя потери в линии передачи и отражения (рассогласования), максимальная мощность подается на антенну при сопряженном согласовании.
Рисунок 2
Из-за несоответствия между линией передачи и антенной отраженная волна от интерфейса накладывается на падающую волну от источника к антенне, образуя стоячую волну, которая представляет собой концентрацию и хранение энергии и является типичным резонансным устройством. Типичная картина стоячей волны показана пунктирной линией на рисунке 2. Если антенная система не спроектирована должным образом, линия передачи может в значительной степени действовать как элемент хранения энергии, а не как волновод и устройство передачи энергии.
Потери, вызванные линией передачи, антенной и стоячими волнами, нежелательны. Потери в линии можно минимизировать, выбрав линии передачи с низкими потерями, в то время как потери в антенне можно уменьшить, уменьшив сопротивление потерь, представленное RL на рисунке 2. Стоячие волны можно уменьшить, а накопление энергии в линии можно минимизировать, согласовав импеданс антенны (нагрузки) с характеристическим импедансом линии.
В беспроводных системах, помимо приема или передачи энергии, антенны обычно требуются для усиления излучаемой энергии в определенных направлениях и подавления излучаемой энергии в других направлениях. Поэтому, помимо устройств обнаружения, антенны также должны использоваться в качестве направленных устройств. Антенны могут быть в различных формах для удовлетворения конкретных потребностей. Это может быть провод, отверстие, накладка, сборка элементов (решетка), отражатель, линза и т. д.
В беспроводных системах связи антенны являются одним из важнейших компонентов. Хорошая конструкция антенны может снизить системные требования и улучшить общую производительность системы. Классический пример — телевидение, где прием трансляции можно улучшить с помощью высокопроизводительных антенн. Антенны для систем связи — то же, что глаза для человека.
2. Классификация антенн
Рупорная антенна — это плоская антенна, микроволновая антенна с круглым или прямоугольным поперечным сечением, которая постепенно открывается на конце волновода. Это наиболее широко используемый тип микроволновой антенны. Ее поле излучения определяется размером апертуры рупора и типом распространения. Среди них влияние стенки рупора на излучение можно рассчитать с использованием принципа геометрической дифракции. Если длина рупора остается неизменной, размер апертуры и квадратичная разность фаз будут увеличиваться с увеличением угла раскрытия рупора, но усиление не будет меняться с размером апертуры. Если необходимо расширить полосу частот рупора, необходимо уменьшить отражение на горловине и апертуре рупора; отражение будет уменьшаться с увеличением размера апертуры. Структура рупорной антенны относительно проста, а диаграмма направленности также относительно проста и легко контролируется. Она обычно используется как средненаправленная антенна. Параболические рефлекторные рупорные антенны с широкой полосой пропускания, низкими боковыми лепестками и высокой эффективностью часто используются в микроволновой релейной связи.
RM-DCPHA105145-20(10,5-14,5 ГГц)
RM-BDHA1850-20(18-50ГГц)
RM-SGHA430-10(1,70-2,60 ГГц)
2. Микрополосковая антенна
Структура микрополосковой антенны обычно состоит из диэлектрической подложки, излучателя и заземляющей плоскости. Толщина диэлектрической подложки намного меньше длины волны. Тонкий металлический слой в нижней части подложки соединен с заземляющей плоскостью, а тонкий металлический слой определенной формы выполнен спереди с помощью процесса фотолитографии в качестве излучателя. Форма излучателя может быть изменена многими способами в соответствии с требованиями.
Рост технологии микроволновой интеграции и новых производственных процессов способствовал развитию микрополосковых антенн. По сравнению с традиционными антеннами микрополосковые антенны не только малы по размеру, легки по весу, имеют низкий профиль, просты в адаптации, но и просты в интеграции, имеют низкую стоимость, подходят для массового производства, а также обладают преимуществами разнообразных электрических свойств.
RM-MA424435-22(4,25-4,35 ГГц)
RM-MA25527-22(25,5-27 ГГц)
Волноводная щелевая антенна — это антенна, которая использует щели в волноводной структуре для достижения излучения. Обычно она состоит из двух параллельных металлических пластин, образующих волновод с узким зазором между двумя пластинами. Когда электромагнитные волны проходят через зазор волновода, возникает явление резонанса, тем самым создавая сильное электромагнитное поле вблизи зазора для достижения излучения. Благодаря своей простой структуре волноводная щелевая антенна может достигать широкополосного и высокоэффективного излучения, поэтому она широко используется в радарах, связи, беспроводных датчиках и других областях в микроволновых и миллиметровых диапазонах волн. Ее преимущества включают высокую эффективность излучения, широкополосные характеристики и хорошую помехозащищенность, поэтому она пользуется популярностью у инженеров и исследователей.
RM-PA7087-43 (71–86 ГГц)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 ГГц)
RM-SWA910-22(9-10ГГц)
Биконическая антенна — это широкополосная антенна с биконической структурой, которая характеризуется широкой частотной характеристикой и высокой эффективностью излучения. Две конические части биконической антенны симметричны друг другу. Благодаря этой структуре можно добиться эффективного излучения в широком диапазоне частот. Обычно она используется в таких областях, как спектральный анализ, измерение излучения и испытания на электромагнитную совместимость (ЭМС). Она имеет хорошее согласование импеданса и характеристики излучения и подходит для сценариев применения, где необходимо охватывать несколько частот.
РМ-BCA2428-4(24-28ГГц)
RM-BCA218-4 (2–18 ГГц)
Спиральная антенна — это широкополосная антенна со спиральной структурой, которая характеризуется широкой частотной характеристикой и высокой эффективностью излучения. Спиральная антенна достигает поляризационного разнесения и широкополосных характеристик излучения за счет структуры спиральных катушек и подходит для радаров, спутниковой связи и беспроводных систем связи.
RM-PSA0756-3(0,75-6 ГГц)
RM-PSA218-2R(2-18 ГГц)
Чтобы узнать больше об антеннах, посетите сайт:
Время публикации: 14 июня 2024 г.
