Antena to metalowe urządzenie transmisyjne, które nadaje i odbiera radiowe fale elektromagnetyczne pomiędzy obwodem elektrycznym a przestrzenią. Urządzenia te są dostępne w różnych rozmiarach i kształtach, gdzie małe anteny można znaleźć na dachu i służą do oglądania telewizji, a duże anteny służą do przechwytywania sygnałów oddalonych o miliony kilometrów od satelitów. Tam są różne typy anten są dostępne tam, gdzie każda antena jest przeznaczona głównie do nadawania i odbierania sygnałów w określonym zakresie częstotliwości w oparciu o jej kształt i rozmiar, takich jak drut, dipol, pętla, krótki dipol, apertura, monopol, soczewka, szczelina, tuba itp. W tym artykule omówiono przegląd jednego z rodzajów anten, a mianowicie – antena obiektywu i jego pracy z aplikacjami.
Co to jest antena soczewkowa?
Trójwymiarowe urządzenie elektromagnetyczne, które jest używane głównie do zastosowań o wyższych częstotliwościach, jest znane jako antena soczewkowa. Antena ta zawiera soczewkę elektromagnetyczną z zasilaniem i jest podobna do soczewki szklanej stosowanej w dziedzinie optycznej. Ta antena wykorzystuje zakrzywioną powierzchnię zarówno do nadawania, jak i odbioru. Anteny te są wykonane ze szkła, wszędzie tam, gdzie przestrzegane są właściwości soczewek zbieżnych i rozbieżnych. Zakres częstotliwości anteny obiektywu wynosi od 1000 MHz do 3000 MHz.
The funkcja anteny soczewkowej polega na generowaniu płaskiego czoła fali ze sfery, sterowaniu oświetleniem apertury, kolimacji promieni elektromagnetycznych, formowaniu czoła nadchodzącej fali w jej ognisku i wytwarzaniu charakterystyki kierunkowej.
Projekt anteny soczewkowej
Antena soczewkowa jest przeznaczona głównie do nadawania i odbierania sygnałów w zakresie częstotliwości mikrofalowych. Jeśli weźmiemy pod uwagę, że soczewka optyczna typu zbieżnego znajduje się w określonej pozycji, a źródło energii jest obecne w ognisku, które wytwarza energię w odległości ogniskowej wzdłuż osi soczewki optycznej w trybie nadawania.
Wszyscy powinniśmy być świadomi, że z optycznego punktu widzenia, gdy światło pada na zewnętrzną stronę soczewki, skręca się z powodu załamania. Tutaj sposób skręcania energii świetlnej zależy głównie od materiału i krzywizny, z której wykonana jest soczewka.
W rezultacie, gdy antena zasilająca, taka jak antena dipolowa lub antena tubowa, znajduje się w ognisku dostępnym po lewej stronie obiektywu, sferyczne czoło fali wyłaniające się ze źródła odchylającego się od natury może padać na powierzchnię anteny.
Tak więc, gdy promienie przepłyną przez nią po zdarzeniu, odchylające się promienie będą kolimować z powodu załamania i zamieniają się w płaskie czoła fali. W ten sposób promienie równoległe są uzyskiwane po prawej stronie soczewki optycznej. W ten sposób przesyłany jest sygnał anteny z elementem zasilającym. Podobnie, jeśli ta antena jest wykonana z materiału dielektrycznego, wówczas sygnały elektromagnetyczne RF są kolimowane w ten sam sposób i dalej są przesyłane.
Rozważ teraz następującą antenę w trybie odbioru. W tym trybie równoległe promienie będą padać na zbieżną powierzchnię soczewki, w ognisku po lewej stronie soczewki zbiegają się z powodu mechanizmu refrakcji. Tak więc ten proces jest używany, gdy jest używany w trybie odbioru.
W tym miejscu należy zauważyć, że aby uzyskać lepsze właściwości ogniskowania przy częstotliwości radiowej, ośrodek musi mieć współczynnik załamania poniżej jedności. Prowadzi to więc do uzyskania prostych frontów falowych nawet wtedy, gdy współczynnik załamania światła materiału jest niski/wysoki.
Działająca antena obiektywu
Antena obiektywu działa tak samo jak soczewka optyczna. W materiale soczewki sygnały mikrofalowe mają inną prędkość fazową niż w powietrzu, więc zmieniająca się grubość soczewki po prostu opóźnia przesyłanie przez nią sygnałów mikrofalowych w różnych ilościach, kierunek fal i zmianę kształtu czoła fali.
Ta antena wykorzystuje właściwości zbieżności i rozbieżności soczewki do nadawania i odbierania sygnałów. Te typy anten obejmują antenę dipolową / tubową z soczewką. W tym przypadku rozmiar soczewki zależy głównie od częstotliwości roboczej, więc gdy częstotliwość robocza jest wyższa, rozmiar soczewki jest mniejszy. Tak więc przy wysokich częstotliwościach anteny te są używane, ponieważ przy niższych częstotliwościach mogą być nieco nieporęczne.
W odbłyśnik paraboliczny r, widzieliśmy, że energia emitowana z elementu zasilającego w ognisku odbłyśnika dociera do jego powierzchni, a następnie zamienia mikrofale, które są wypromieniowane sferycznie, na fale płaskie. Poprawia więc kierunkowość.
W ten sam sposób w przypadku anteny soczewkowej źródło punktowe działa jak zasilanie, które wytwarza energię mikrofal na powierzchnię soczewki optycznej. Tak więc ta powierzchnia optyczna zasila wypromieniowane sferyczne czoło falowe, aby zmieniło się w skolimowane.
Tutaj warto zauważyć, że soczewka kolimacyjna jest wykonana z materiału dielektrycznego, który ma skończoną wartość stałej dielektrycznej. Jednak można je również wykonać z materiałów, które wykazują poniżej jedności współczynnika załamania światła przy RF.
Typy anten soczewkowych
Istnieją dwa rodzaje anteny opóźniającej i anteny z szybką soczewką, które omówiono poniżej.
Antena z soczewką opóźniającą
Soczewkę opóźniającą lub antenę soczewkową wolnofalową można zdefiniować jako antenę, która powoduje opóźnienie czoła fali przemieszczającej się z powodu ośrodka soczewki. Czasami tego typu anteny są również nazywane soczewkami dielektrycznymi. Przedstawienie działania soczewki dielektrycznej anteny pokazano poniżej.
W tego typu antenach fale radiowe poruszają się w ośrodku soczewki bardzo wolno niż w wolnej przestrzeni, współczynnik załamania jest większy od jedności. W ten sposób długość ścieżki zwiększa się, przechodząc przez ośrodek soczewki.
Jest to to samo, co działanie zwykłej soczewki optycznej na światło. Ponieważ stałe części soczewki zwiększają długość ścieżki, soczewka skupiająca, taka jak soczewka wypukła, skupia fale radiowe, a soczewka rozpraszająca, taka jak soczewka wklęsła, rozprasza fale radiowe, jak w zwykłych soczewkach. Te soczewki są wykonane z materiałów dielektrycznych i struktur płytowych w płaszczyźnie H.
Antena z soczewką opóźniającą jest podzielona na dwa typy w zależności od rodzaju materiału dielektrycznego użytego do budowy: metaliczna soczewka dielektryczna i niemetaliczna soczewka dielektryczna.
Antena z szybkim obiektywem
W soczewce szybkiej lub antenie soczewkowej szybkofalowej fale radiowe poruszają się bardzo szybciej w ośrodku soczewki w porównaniu z wolną przestrzenią, dlatego współczynnik załamania światła jest mniejszy niż jeden, więc długość ścieżki optycznej jest zmniejszona, przechodząc przez ośrodek soczewki . Czasami ta antena jest również znana jako antena metalowa w płaszczyźnie E.
Ten typ anteny nie ma odpowiednika w zwykłych materiałach optycznych, a więc dzieje się tak, ponieważ prędkość fazowa fal radiowych w falowodach jest większa niż prędkość światła. Ponieważ stałe części soczewki zmniejszają długość ścieżki, soczewka skupiająca, taka jak soczewka wklęsła, skupia fale radiowe, a soczewka rozpraszająca, taka jak soczewka wypukła, jest przeciwieństwem zwykłych soczewek optycznych. Soczewki te są wykonane z płyt w płaszczyźnie E i metamateriałów o ujemnym indeksie.
Zalety i wady
The zalety anteny soczewkowej zawierać następujące.
- Ma wąską szerokość wiązki, niską temperaturę szumów, wysokie wzmocnienie i niskie listki boczne.
- Struktura tych anten jest bardziej zwarta.
- Są one lżejsze w porównaniu do reflektorów parabolicznych i anten tubowych.
- Ma lepszą tolerancję projektową.
- Feed & feed support w tej antenie nie zasłania otworu.
- Wiązka może być przesunięta kątowo względem osi.
- Zapewnia większą elastyczność w zakresie tolerancji projektowej, więc skręcanie w obrębie tej anteny jest osiągalne.
- Jest używany do zastosowań o bardzo wysokiej częstotliwości.
The wady anten soczewkowych zawierać następujące.
- Soczewki są nieporęczne, zwłaszcza przy niższych częstotliwościach.
- Złożoność w projekcie.
- Są one drogie dla tych samych specyfikacji w porównaniu do odbłyśników.
Aplikacje
The zastosowania anten soczewkowych zawierać następujące.
- Są one odpowiednie dla częstotliwości powyżej 3 GHz.
- Używany jak antena szerokopasmowa.
- Są one używane głównie do zastosowań w zakresie częstotliwości mikrofalowych.
- Zbieżne właściwości tej anteny można wykorzystać do opracowania szerokiej gamy anten zwanych parabolicznymi antenami reflektorowymi, dlatego są one szeroko stosowane w komunikacji satelitarnej.
- Są one wykorzystywane jako elementy kolimacyjne w systemach mikrofalowych o dużym wzmocnieniu, takich jak radioteleskopy, fale milimetrowe radar i anteny satelitarne.
Tak jest przegląd anten soczewkowych – praca z aplikacjami. Anteny te pojawiły się głównie w celu zapewnienia rozwiązania właścicielom i operatorom obiektów, zapewniając lepszą łączność mobilną, która jest łatwiejsza do wdrożenia i tańsza. Oto pytanie do ciebie, co to jest antena tubowa?
