1. Antennien esittely
Antenni on siirtymärakenne vapaan tilan ja siirtolinjan välillä, kuten kuvassa 1 on esitetty. Siirtolinja voi olla koaksiaalilinjan tai onton putken (aaltojohteen) muodossa, jota käytetään sähkömagneettisen energian siirtämiseen lähteestä antenniin tai antennista vastaanottimeen. Ensimmäinen on lähetysantenni ja jälkimmäinen on vastaanottoantenni.antenni.
Kuva 1 Sähkömagneettisen energian siirtoreitti
Kuvassa 1 esitetyn lähetysmoodin antennijärjestelmän lähetystä edustaa Theveninin ekvivalentti, kuten kuvassa 2 on esitetty. Lähetinlähdettä edustaa ihanteellinen signaaligeneraattori, siirtolinjaa edustaa linja, jonka ominaisimpedanssi on Zc, ja antennia edustaa kuorma ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Kuormavastus RL edustaa antennin rakenteeseen liittyviä johtavuus- ja dielektrisiä häviöitä, kun taas Rr edustaa antennin säteilyresistanssia ja reaktanssi XA edustaa antennin säteilyyn liittyvän impedanssin imaginääriosaa. Ideaalisissa olosuhteissa kaikki signaalilähteen tuottama energia tulisi siirtää säteilyresistanssiin Rr, jota käytetään antennin säteilykyvyn kuvaamiseen. Käytännön sovelluksissa kuitenkin esiintyy johdin-dielektrisiä häviöitä, jotka johtuvat siirtolinjan ja antennin ominaisuuksista, sekä siirtolinjan ja antennin välisen heijastuksen (epäsuhta) aiheuttamia häviöitä. Kun otetaan huomioon lähteen sisäinen impedanssi ja jätetään huomiotta siirtolinjan ja heijastushäviöt (epäsuhta), antennille syötetään suurin teho konjugaattisovituksessa.
Kuva 2
Lähetyslinjan ja antennin välisen epäsuhdan vuoksi rajapinnasta heijastunut aalto päällekkäin lähteestä antenniin tulevan aallon kanssa muodostaen seisovan aallon, joka edustaa energian keskittymistä ja varastointia ja on tyypillinen resonanssilaite. Tyypillinen seisovan aallon kuvio on esitetty katkoviivalla kuvassa 2. Jos antennijärjestelmää ei ole suunniteltu oikein, lähetyslinja voi toimia pitkälti energian varastointielementtinä aaltojohtimen ja energiansiirtolaitteen sijaan.
Siirtolinjan, antennin ja seisovien aaltojen aiheuttamat häviöt ovat ei-toivottuja. Linjahäviöitä voidaan minimoida valitsemalla pienihäviöisiä siirtolinjoja, kun taas antennihäviöitä voidaan vähentää pienentämällä kuvassa 2 esitettyä RL:n häviöresistanssia. Seisovia aaltoja voidaan vähentää ja linjaan varastoitunutta energiaa voidaan minimoida sovittamalla antennin (kuorman) impedanssi linjan ominaisimpedanssiin.
Langattomissa järjestelmissä antennien vastaanottamisen tai lähettämisen lisäksi tarvitaan yleensä säteilyenergian vahvistamista tiettyihin suuntiin ja säteilyenergian vaimentamista muihin suuntiin. Siksi ilmaisinlaitteiden lisäksi antenneja on käytettävä myös suuntauslaitteina. Antennit voivat olla eri muodoissa tiettyjen tarpeiden mukaan. Se voi olla johdin, aukko, patch, elementtikokoonpano (matriisi), heijastin, linssi jne.
Langattomissa viestintäjärjestelmissä antennit ovat yksi kriittisimmistä komponenteista. Hyvä antennin suunnittelu voi vähentää järjestelmävaatimuksia ja parantaa järjestelmän kokonaissuorituskykyä. Klassinen esimerkki on televisio, jossa lähetysten vastaanottoa voidaan parantaa käyttämällä tehokkaita antenneja. Antennit ovat viestintäjärjestelmille sama asia kuin silmät ihmisille.
2. Antennin luokittelu
Torviantenni on tasomainen antenni, pyöreän tai suorakaiteen muotoisen poikkileikkauksen omaava mikroaaltoantenni, joka avautuu vähitellen aaltojohtimen päässä. Se on yleisimmin käytetty mikroaaltoantennityyppi. Sen säteilykenttä määräytyy torven aukon koon ja etenemistavan mukaan. Näistä torven seinämän vaikutus säteilyyn voidaan laskea geometrisen diffraktion periaatteella. Jos torven pituus pysyy muuttumattomana, aukon koko ja neliöllinen vaihe-ero kasvavat torven avautumiskulman kasvaessa, mutta vahvistus ei muutu aukon koon kasvaessa. Jos torven taajuuskaistaa on laajennettava, on tarpeen vähentää heijastusta torven kaulassa ja aukossa; heijastus pienenee aukon koon kasvaessa. Torviantennin rakenne on suhteellisen yksinkertainen, ja myös säteilykuvio on suhteellisen yksinkertainen ja helppo hallita. Sitä käytetään yleensä keskisuuntaisena antennina. Mikroaaltovälitysviestinnässä käytetään usein parabolisia heijastintorviantenneja, joilla on laaja kaistanleveys, matalat sivukeilat ja korkea hyötysuhde.
RM-DCPHA105145-20 (10,5–14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70–2,60 GHz)
2. Mikroliuska-antenni
Mikroliuska-antennin rakenne koostuu yleensä dielektrisestä substraatista, säteilijästä ja maatasosta. Dielektrisen substraatin paksuus on paljon pienempi kuin aallonpituus. Substraatin pohjassa oleva ohut metallikerros on kytketty maatasoon, ja etupuolelle on fotolitografiamenetelmällä valmistettu tietyn muotoinen ohut metallikerros säteilijäksi. Säteilijän muotoa voidaan muuttaa monin tavoin tarpeiden mukaan.
Mikroaaltointegraatioteknologian ja uusien valmistusprosessien nousu on edistänyt mikroliuska-antennien kehitystä. Perinteisiin antenneihin verrattuna mikroliuska-antennit ovat paitsi kooltaan pieniä, kevyitä, matalaprofiilisia ja helposti muokattavia, myös helposti integroitavia, edullisia, sopivia massatuotantoon ja niillä on myös monipuolisten sähköisten ominaisuuksien etuja.
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5–27 GHz)
Aaltojohtoantenni on antenni, joka käyttää aaltojohtorakenteen rakoja säteilyn aikaansaamiseksi. Se koostuu yleensä kahdesta yhdensuuntaisesta metallilevystä, jotka muodostavat aaltojohdon, jonka kahden levyn välissä on kapea rako. Kun sähkömagneettiset aallot kulkevat aaltojohtoraon läpi, tapahtuu resonanssi-ilmiö, joka synnyttää raon lähelle voimakkaan sähkömagneettisen kentän säteilyn aikaansaamiseksi. Yksinkertaisen rakenteensa ansiosta aaltojohtoantenni voi saavuttaa laajakaistaisen ja tehokkaan säteilyn, joten sitä käytetään laajalti tutka-, tietoliikenne-, langattomissa antureissa ja muilla aloilla mikroaalto- ja millimetriaaltoalueilla. Sen etuihin kuuluvat korkea säteilytehokkuus, laajakaistaominaisuudet ja hyvä häiriönsietokyky, joten se on insinöörien ja tutkijoiden suosiossa.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
Biconical Antenna on laajakaistainen antenni, jolla on biconical-rakenne, jolle on ominaista laaja taajuusvaste ja korkea säteilytehokkuus. Biconical-antennin kaksi kartiomaista osaa ovat symmetriset toisiinsa nähden. Tämän rakenteen ansiosta voidaan saavuttaa tehokas säteily laajalla taajuuskaistalla. Sitä käytetään yleensä esimerkiksi spektrianalyysissä, säteilymittauksessa ja EMC-testauksessa (sähkömagneettinen yhteensopivuus). Sillä on hyvä impedanssin sovitus ja säteilyominaisuudet, ja se sopii sovellustilanteisiin, joissa on katettava useita taajuuksia.
RM-BCA2428-4 (24–28 GHz)
RM-BCA218-4 (2–18 GHz)
Spiraaliantenni on spiraalirakenteinen laajakaista-antenni, jolle on ominaista laaja taajuusvaste ja korkea säteilytehokkuus. Spiraaliantenni saavuttaa polarisaatiodiversiteetin ja laajakaistaiset säteilyominaisuudet spiraalikelojen rakenteen ansiosta, ja se soveltuu tutka-, satelliittiviestintä- ja langattomiin viestintäjärjestelmiin.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2–18 GHz)
Lisätietoja antenneista saat osoitteesta:
Julkaisun aika: 14. kesäkuuta 2024
