1. Introducció a les antenes
Una antena és una estructura de transició entre l'espai lliure i una línia de transmissió, com es mostra a la Figura 1. La línia de transmissió pot tenir la forma d'una línia coaxial o d'un tub buit (guia d'ones), que s'utilitza per transmetre energia electromagnètica des d'una font a una antena, o des d'una antena a un receptor. La primera és una antena transmissora i la segona és una antena receptora.antena.
Figura 1 Via de transmissió d'energia electromagnètica
La transmissió del sistema d'antena en el mode de transmissió de la Figura 1 es representa mitjançant l'equivalent de Thevenin, tal com es mostra a la Figura 2, on la font es representa mitjançant un generador de senyal ideal, la línia de transmissió es representa mitjançant una línia amb una impedància característica Zc i l'antena es representa mitjançant una càrrega ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. La resistència de càrrega RL representa les pèrdues de conducció i dielèctriques associades a l'estructura de l'antena, mentre que Rr representa la resistència a la radiació de l'antena i la reactància XA s'utilitza per representar la part imaginària de la impedància associada a la radiació de l'antena. En condicions ideals, tota l'energia generada per la font de senyal s'hauria de transferir a la resistència a la radiació Rr, que s'utilitza per representar la capacitat de radiació de l'antena. Tanmateix, en aplicacions pràctiques, hi ha pèrdues conductor-dielèctriques a causa de les característiques de la línia de transmissió i l'antena, així com pèrdues causades per la reflexió (desajust) entre la línia de transmissió i l'antena. Considerant la impedància interna de la font i ignorant les pèrdues de la línia de transmissió i la reflexió (desajust), la màxima potència es proporciona a l'antena sota l'adaptació conjugada.
Figura 2
A causa de la discrepància entre la línia de transmissió i l'antena, l'ona reflectida des de la interfície se superposa a l'ona incident des de la font fins a l'antena per formar una ona estacionària, que representa la concentració i l'emmagatzematge d'energia i és un dispositiu ressonant típic. Un patró d'ona estacionària típic es mostra amb la línia de punts a la Figura 2. Si el sistema d'antena no està dissenyat correctament, la línia de transmissió pot actuar en gran mesura com a element d'emmagatzematge d'energia en lloc de com a guia d'ones i dispositiu de transmissió d'energia.
Les pèrdues causades per la línia de transmissió, l'antena i les ones estacionàries no són desitjables. Les pèrdues de línia es poden minimitzar seleccionant línies de transmissió de baixes pèrdues, mentre que les pèrdues d'antena es poden reduir reduint la resistència a les pèrdues representada per RL a la Figura 2. Les ones estacionàries es poden reduir i l'emmagatzematge d'energia a la línia es pot minimitzar fent coincidir la impedància de l'antena (càrrega) amb la impedància característica de la línia.
En els sistemes sense fil, a més de rebre o transmetre energia, les antenes solen ser necessàries per millorar l'energia radiada en determinades direccions i suprimir-la en altres direccions. Per tant, a més dels dispositius de detecció, les antenes també s'han d'utilitzar com a dispositius direccionals. Les antenes poden tenir diverses formes per satisfer necessitats específiques. Poden ser un cable, una obertura, un pegat, un conjunt d'elements (matriu), un reflector, una lent, etc.
En els sistemes de comunicació sense fil, les antenes són un dels components més crítics. Un bon disseny d'antenes pot reduir els requisits del sistema i millorar el rendiment general del sistema. Un exemple clàssic és la televisió, on la recepció de les emissions es pot millorar mitjançant l'ús d'antenes d'alt rendiment. Les antenes són als sistemes de comunicació el que els ulls són als humans.
2. Classificació d'antenes
L'antena de trompa és una antena planar, una antena de microones amb una secció transversal circular o rectangular que s'obre gradualment al final de la guia d'ones. És el tipus d'antena de microones més utilitzat. El seu camp de radiació està determinat per la mida de l'obertura de la trompa i el tipus de propagació. Entre ells, la influència de la paret de la trompa sobre la radiació es pot calcular mitjançant el principi de la difracció geomètrica. Si la longitud de la trompa es manté sense canvis, la mida de l'obertura i la diferència de fase quadràtica augmentaran amb l'augment de l'angle d'obertura de la trompa, però el guany no canviarà amb la mida de l'obertura. Si cal ampliar la banda de freqüència de la trompa, cal reduir la reflexió al coll i l'obertura de la trompa; la reflexió disminuirà a mesura que augmenta la mida de l'obertura. L'estructura de l'antena de trompa és relativament senzilla, i el patró de radiació també és relativament senzill i fàcil de controlar. Generalment s'utilitza com a antena direccional mitjana. Les antenes de trompa reflectores parabòliques amb amplada de banda, lòbuls laterals baixos i alta eficiència s'utilitzen sovint en comunicacions de relé de microones.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Antena de microstrip
L'estructura d'una antena microstrip generalment està composta d'un substrat dielèctric, un radiador i un pla de terra. El gruix del substrat dielèctric és molt més petit que la longitud d'ona. La capa fina metàl·lica a la part inferior del substrat està connectada al pla de terra, i la capa fina metàl·lica amb una forma específica es fa a la part frontal mitjançant el procés de fotolitografia com a radiador. La forma del radiador es pot canviar de moltes maneres segons els requisits.
L'auge de la tecnologia d'integració de microones i els nous processos de fabricació han promogut el desenvolupament d'antenes de microstrip. En comparació amb les antenes tradicionals, les antenes de microstrip no només són petites, lleugeres, de perfil baix, fàcils de conformar, sinó que també són fàcils d'integrar, de baix cost, adequades per a la producció en massa i també tenen els avantatges de propietats elèctriques diversificades.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
3. Antena de ranura de guia d'ones
L'antena de ranura de guia d'ones és una antena que utilitza les ranures de l'estructura de la guia d'ones per aconseguir radiació. Normalment consisteix en dues plaques metàl·liques paral·leles que formen una guia d'ones amb un espai estret entre les dues plaques. Quan les ones electromagnètiques passen a través de l'espai de la guia d'ones, es produirà un fenomen de ressonància, generant així un fort camp electromagnètic a prop de l'espai per aconseguir radiació. A causa de la seva estructura simple, l'antena de ranura de guia d'ones pot aconseguir una radiació de banda ampla i alta eficiència, per la qual cosa s'utilitza àmpliament en radar, comunicacions, sensors sense fil i altres camps en bandes de microones i ones mil·limètriques. Els seus avantatges inclouen una alta eficiència de radiació, característiques de banda ampla i bona capacitat antiinterferències, per la qual cosa és la preferida per enginyers i investigadors.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
L'antena bicònica és una antena de banda ampla amb una estructura bicònica, que es caracteritza per una àmplia resposta de freqüència i una alta eficiència de radiació. Les dues parts còniques de l'antena bicònica són simètriques entre si. Gràcies a aquesta estructura, es pot aconseguir una radiació efectiva en una àmplia banda de freqüència. Normalment s'utilitza en camps com l'anàlisi d'espectres, la mesura de la radiació i les proves de compatibilitat electromagnètica (EMC). Té bones característiques d'adaptació d'impedància i radiació i és adequada per a escenaris d'aplicació que necessiten cobrir múltiples freqüències.
RM-BCA2428-4 (24-28 GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
L'antena espiral és una antena de banda ampla amb una estructura espiral, que es caracteritza per una resposta de freqüència àmplia i una alta eficiència de radiació. L'antena espiral aconsegueix diversitat de polarització i característiques de radiació de banda ampla mitjançant l'estructura de bobines espirals, i és adequada per a radar, comunicació per satèl·lit i sistemes de comunicació sense fil.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
Per a més informació sobre les antenes, visiteu:
Data de publicació: 14 de juny de 2024
