1. Introduktion till antenner
En antenn är en övergångsstruktur mellan fritt utrymme och en transmissionsledning, som visas i figur 1. Transmissionsledningen kan vara i form av en koaxialledning eller ett ihåligt rör (vågledare), som används för att överföra elektromagnetisk energi från en källa till en antenn, eller från en antenn till en mottagare. Den förra är en sändarantenn, och den senare är en mottagningsantenn.antenn.
Figur 1 Elektromagnetisk energiöverföringsväg
Antennsystemets överföring i överföringsläget i figur 1 representeras av Thevenin-ekvivalenten som visas i figur 2, där källan representeras av en ideal signalgenerator, överföringsledningen representeras av en linje med karakteristisk impedans Zc, och antennen representeras av en last ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Lastmotståndet RL representerar lednings- och dielektriska förluster associerade med antennstrukturen, medan Rr representerar antennens strålningsmotstånd, och reaktansen XA används för att representera den imaginära delen av impedansen associerad med antennens strålning. Under ideala förhållanden bör all energi som genereras av signalkällan överföras till strålningsmotståndet Rr, vilket används för att representera antennens strålningsförmåga. I praktiska tillämpningar finns det dock ledar-dielektriska förluster på grund av överföringsledningens och antennens egenskaper, såväl som förluster orsakade av reflektion (missmatchning) mellan överföringsledningen och antennen. Med hänsyn till källans interna impedans och bortsett från överföringsledningens och reflektions- (missmatchnings-) förluster, tillförs antennen maximal effekt under konjugatmatchning.
Figur 2
På grund av skillnaden mellan transmissionsledningen och antennen överlagras den reflekterade vågen från gränssnittet med den infallande vågen från källan till antennen för att bilda en stående våg, som representerar energikoncentration och -lagring och är en typisk resonansanordning. Ett typiskt stående vågmönster visas med den streckade linjen i figur 2. Om antennsystemet inte är korrekt utformat kan transmissionsledningen till stor del fungera som ett energilagringselement snarare än en vågledare och energiöverföringsanordning.
Förlusterna orsakade av transmissionsledningen, antennen och stående vågor är oönskade. Linjeförluster kan minimeras genom att välja transmissionsledningar med låga förluster, medan antennförluster kan minskas genom att minska förlustmotståndet som representeras av RL i figur 2. Stående vågor kan minskas och energilagring i ledningen kan minimeras genom att matcha antennens impedans (belastning) med ledningens karakteristiska impedans.
I trådlösa system krävs antenner vanligtvis, förutom att ta emot eller sända energi, för att förstärka utstrålad energi i vissa riktningar och undertrycka utstrålad energi i andra riktningar. Därför måste antenner, förutom detekteringsenheter, även användas som riktningsenheter. Antenner kan ha olika former för att möta specifika behov. Det kan vara en tråd, en öppning, en patch, en elementenhet (array), en reflektor, en lins, etc.
I trådlösa kommunikationssystem är antenner en av de viktigaste komponenterna. Bra antenndesign kan minska systemkraven och förbättra systemets totala prestanda. Ett klassiskt exempel är tv, där sändningsmottagning kan förbättras genom att använda högpresterande antenner. Antenner är för kommunikationssystem vad ögon är för människor.
2. Antennklassificering
Hornantennen är en plan antenn, en mikrovågsantenn med ett cirkulärt eller rektangulärt tvärsnitt som gradvis öppnas i änden av vågledaren. Det är den mest använda typen av mikrovågsantenn. Dess strålningsfält bestäms av storleken på hornets öppning och utbredningstypen. Bland dessa kan hornväggens inverkan på strålningen beräknas med hjälp av principen om geometrisk diffraktion. Om hornets längd förblir oförändrad kommer öppningsstorleken och den kvadratiska fasskillnaden att öka med ökningen av hornets öppningsvinkel, men förstärkningen kommer inte att förändras med öppningsstorleken. Om hornets frekvensband behöver utökas är det nödvändigt att minska reflektionen vid hornets hals och öppning; reflektionen kommer att minska när öppningsstorleken ökar. Hornantennens struktur är relativt enkel, och strålningsmönstret är också relativt enkelt och lätt att kontrollera. Den används vanligtvis som en medelriktad antenn. Paraboliska reflektorhornantenner med bred bandbredd, låga sidolober och hög effektivitet används ofta i mikrovågsreläkommunikation.
RM-DCPHA105145-20 (10,5–14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70–2,60 GHz)
2. Mikrostripantenn
Strukturen hos en mikrostripantenn består generellt av ett dielektriskt substrat, en radiator och ett jordplan. Tjockleken på det dielektriska substratet är mycket mindre än våglängden. Det tunna metallskiktet längst ner på substratet är anslutet till jordplanet, och det tunna metallskiktet med en specifik form skapas på framsidan genom fotolitografi som en radiator. Radiatorns form kan ändras på många sätt enligt behov.
Uppkomsten av mikrovågsintegrationsteknik och nya tillverkningsprocesser har främjat utvecklingen av mikrostripantenner. Jämfört med traditionella antenner är mikrostripantenner inte bara små i storlek, lätta i vikt, lågprofilerade, enkla att anpassa, utan också enkla att integrera, låga kostnader, lämpliga för massproduktion och har även fördelarna med diversifierade elektriska egenskaper.
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
Vågledarantennen är en antenn som använder spåren i vågledarstrukturen för att uppnå strålning. Den består vanligtvis av två parallella metallplattor som bildar en vågledare med ett smalt mellanrum mellan de två plattorna. När elektromagnetiska vågor passerar genom vågledargapet uppstår ett resonansfenomen, vilket genererar ett starkt elektromagnetiskt fält nära gapet för att uppnå strålning. Tack vare sin enkla struktur kan vågledarantennen uppnå bredbands- och högeffektiv strålning, så den används ofta inom radar, kommunikation, trådlösa sensorer och andra områden inom mikrovågs- och millimetervågsbanden. Dess fördelar inkluderar hög strålningseffektivitet, bredbandsegenskaper och god anti-interferensförmåga, så den är föredragen av ingenjörer och forskare.
RM-PA7087-43 (71–86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
En bikonisk antenn är en bredbandsantenn med en bikonisk struktur, som kännetecknas av ett brett frekvenssvar och hög strålningseffektivitet. De två koniska delarna av den bikoniska antennen är symmetriska i förhållande till varandra. Genom denna struktur kan effektiv strålning i ett brett frekvensband uppnås. Den används vanligtvis inom områden som spektrumanalys, strålningsmätning och EMC-testning (elektromagnetisk kompatibilitet). Den har god impedansmatchning och strålningsegenskaper och är lämplig för tillämpningsscenarier som behöver täcka flera frekvenser.
RM-BCA2428-4 (24–28 GHz)
RM-BCA218-4 (2–18 GHz)
Spiralantennen är en bredbandsantenn med spiralstruktur, som kännetecknas av brett frekvenssvar och hög strålningseffektivitet. Spiralantennen uppnår polarisationsdiversitet och bredbandiga strålningsegenskaper genom spiralspolarstrukturen och är lämplig för radar, satellitkommunikation och trådlösa kommunikationssystem.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2–18 GHz)
För att lära dig mer om antenner, besök:
Publiceringstid: 14 juni 2024
