Antena

Osnove antene – principi antene, definicije i klasifikacije

1.1 Definicija i funkcija antene
Definicija: uređaj koji može učinkovito zračiti elektromagnetske valove u određenom smjeru u prostoru ili učinkovito primati elektromagnetske valove iz određenog smjera u prostoru;


Antena (antena) je transformator koji pretvara vođeni val koji se širi dalekovodom u elektromagnetski val koji se širi u neograničenom mediju (obično slobodnom prostoru) (pretvarajući elektrone u fotone), ili obrnuto. Komponenta koja se koristi u radio opremi za prijenos ili primanje elektromagnetskih valova. Izlazni radiofrekvencijski signal radioodašiljača šalje se anteni kroz dovod (radiofrekventni kabel) i zrači u obliku elektromagnetskih valova. Nakon što elektromagnetski val dosegne prijemnu točku, prima ga antena i šalje do radio prijamnika kroz dovod. Općenito, antene su reverzibilne, to jest, ista antena se može koristiti i kao odašiljačka i kao prijemna antena. Osnovni karakteristični parametri iste antene kao odašiljačke ili prijemne su isti. Ovo je teorem reciprociteta za antene.

1.2 Osnovni princip rada antene
Antena koristi LC petlju kao rezonantnu petlju, jer LC petlja može imati mnogo veći "faktor kvalitete" od RC petlje, a opći faktor kvalitete LC petlje može doseći desetke do stotine. Rezonantni krug s faktorom kvalitete većim od 1 može apsorbirati i "pojačati" (zapravo pretvoriti) vanjske signale, a krug s faktorom kvalitete od nekoliko stotina može inducirati jak "oscilirajući signal" u uvjetima vrlo slabog vanjskog električnog polja; Prema Maxwellovoj teoriji elektromagnetskog polja, promjenjivo električno polje proizvodi promjenjivo magnetsko polje u okolnom prostoru, a promjenjivo magnetsko polje proizvodi promjenjivo električno polje. Na taj način promjenjivo električno polje i promjenjivo magnetsko polje ovise jedno o drugome, pobuđuju jedno drugo, naizmjenično generiraju i zrače od blizu prema daleko u svemiru određenom brzinom.

Za simetričnu dipolnu antenu koju napaja središnja točka, njena se struktura može smatrati ispruženom dalekovodom otvorenog strujnog kruga. Paralelni dvožilni dalekovod s otvorenim priključkom, na kojem se struja distribuira kao stojni val, kao što je prikazano na slici. Smjer struje na dvije paralelne žice je suprotan, a udaljenost d između dviju žica mnogo je manja od valne duljine. Elektromagnetska polja pobuđena njima međusobno se poništavaju u okolnom prostoru izvan dviju žica jer su faze struja na dvjema žicama suprotne, a zračenje je vrlo slabo. Ako se krajevi dviju žica postupno šire, kao što je prikazano na slici, zračenje će se postupno povećavati. Kada su dvije žice potpuno rastegnute, kao što je prikazano na slici, smjer struje na dva rastegnuta kraka je isti, a zračenje je očito pojačano. Neotvoreni dio iza simetričnog vibratora koristi se kao prijenosna linija za napajanje antene

Osnovna zračeća jedinica antene: poluvalni simetrični vibrator, a vibrator s dva kraka jednake duljine naziva se simetričnim elementom. Vibrator čija je duljina svakog kraka 1/4 valne duljine, a ukupna duljina 1/2 valne duljine naziva se poluvalni simetrični vibrator. Što je valna duljina veća, poluvalni oscilator je veći. Vibrator (žica koja može generirati zračenje) poluvalni vibrator koristi se kao vibrator antene, antenskog fidera ili antenskog niza u kratkovalnom, ultrakratkovalnom ili mikrovalnom pojasu.


Valna duljina vodiča je l/2, gdje je l valna duljina električnog signala. Generator signala napaja antenu u njezinoj središnjoj točki putem dalekovoda (poznatog i kao dovod antene). Slijedeći ovu duljinu, preko žice će se formirati stojni val napona i struje

Ulazna električna energija u antenu pretvara se u elektromagnetsko zračenje i zrači u zrak na odgovarajućoj frekvenciji. Antena se napaja antenskim dovodom karakteristične impedancije 50 Ω i prostora karakteristične impedancije zračenja 377 Ω;

Pitanje: Zašto je ukupna duljina antenskog oscilatora l/2?

Postoje dvije vrlo važne stvari koje treba imati na umu o geometriji antene:

1. Duljina antene

2. Antenski dovod

Antene duljine l/2 nazivaju se dipolne antene. Ali u tiskanim pločama, većina vodiča koji se koriste kao antene imaju samo 1/4 duljine, ali i dalje imaju iste performanse

Postavljanjem uzemljene ploče na nekoj udaljenosti ispod vodiča, može se stvoriti zrcalna slika (l/4) iste duljine kao vodič. Kada se grupiraju zajedno, ove igle djeluju kao dipolna antena. Takve antene poznate su kao antene četvrtine valne duljine (l/4). Gotovo sve antene na tiskanoj ploči ugrađene su u veličini od četvrtine valne duljine na bakrenoj ravni uzemljenja. Imajte na umu da se signal sada dovodi jednostrano, dok se ravnina uzemljenja koristi kao povratni put;


Posebna pozornost: Nakon stvarne simulacije, točka rezonantne frekvencije mikrotrakaste antene nije 1/4, već oko 1/4*0.75, tako da kada radite simulaciju mikrotrakaste antene, općenito uzmite 0.8 od 1/4 antene u vremenu vakuuma i l/4 duljine mikrotrakaste antene koju treba prijeći;

1.3 Klasifikacija antena
Antene dolaze u mnogim oblicima. Radi lakše rasprave, mogu se klasificirati prema različitim situacijama.

1. Prema prirodi posla, može se podijeliti na odašiljačku antenu, prijemnu antenu i zajedničku antenu za slanje i primanje.

2. Razvrstavanje prema namjeni

Postoje komunikacijske antene, antene za emitiranje, TV antene, radarske antene, navigacijske antene, antene za traženje smjera itd.

3. Klasificirano prema karakteristikama antene

■ U smislu usmjerenosti: usmjerena antena, višesmjerna antena, iglasta antena, lepezasta antena, itd.

■ Što se tiče karakteristika polarizacije: žična polarizirana antena, kružno polarizirana antena i eliptična polarizirana antena. Linearno polarizirane antene dalje se dijele na vertikalno polarizirane i horizontalno polarizirane antene.

■ Što se tiče karakteristika frekvencijskog pojasa: postoje uskopojasne antene, širokopojasne antene i ultraširokopojasne antene.

4. Prema raspodjeli struje na anteni, razlikuju se antene putujućeg vala i antene stojnog vala.

5. Postoje dugovalne antene, ultradugovalne antene, srednjevalne antene, kratkovalne antene, ultrakratovalne antene i mikrovalne antene prema korištenim opsezima.

6. Prema prijevozniku, postoje antene postavljene na vozila, antene u zraku, satelitske antene i antene u projektilima.

7. Klasificirano prema obliku antene

Postoje bič antene, antene u obliku slova T, antene u obliku slova Γ, antene u obliku slova V, rombične antene, petljaste antene, spiralne antene, valovodne port antene, valovodne prorezne antene, rogaste antene, reflektorske antene, Yagi antene, logaritamske antene , antenski nizovi. Antenski nizovi uključuju linearne antenske nizove, planarne antenske nizove, konformne antenske nizove pričvršćene na površinu nekih nosača i slično.