Antenni on erikoislaite, joka voi säteillä jonkin verran energiaa tiettyyn suuntaan paremman lähdön lähetyksen saavuttamiseksi. Tehokkaamman lähdön saavuttamiseksi siihen on lisätty muutama antennielementti, jotka tunnetaan antenniryhminä. Yhdellä antennilla on hyvä suuntaavuus, mutta signaalin siirto vastaanottimeen epäonnistuu jonkin verran häviöin, joten käytetään antenniryhmää. Joten niin monissa sovelluksissa tarvitsemme antennit erittäin korkeat ohjausominaisuudet, joita voidaan parantaa lisäämällä antennin sähköistä kokoa. Antennin koon kasvattaminen ilman yksittäisten elementtien kokoa on muodostaa antenniryhmäelementtejä. Tässä artikkelissa käsitellään yleiskatsausta antenniryhmä – tyypit ja niiden työskentely sovellusten kanssa.
Mikä on antenniryhmä?
Antenniryhmän määritelmä on; ryhmä antenneja, jotka on järjestetty muodostamaan yksi antenni säteilykuvioiden muodostamiseksi, mutta joita ei synny yksittäisillä antenneilla. Joten joukko antenneja toimii yhdessä radiosignaalien lähettämiseksi tai vastaanottamiseksi. Tämän antennin suunnittelu ja ylläpito on kustannustehokasta, koska jokainen antenni on pienempi. Antenniryhmäkaavio on esitetty alla.
Antenniryhmälle on annettava oikea etäisyys ja vaihe konfiguroinnin aikana. Kun antennit lähettävät signaalin hyvin pitkälle, se vaati, että niillä on oltava korkea direktiivivahvistus, koska signaali muuttaa muotoaan ja vääristyy lähetettäessä yhdestä päästä toiseen. Vaikka yksi antenni lähettää hyvällä suunnalla, se ei pysty lähettämään signaalia lähettimestä vastaanottimeen ilman häviöitä. Joten tämä on tärkein syy käyttää antenniryhmää.
Array Antenni suunnittelu
Antenniryhmä on suunniteltu järjestämällä useita antenneja yhdeksi järjestelmäksi, joka tarjoaa korkean ohjausvahvistuksen. Antennit ryhmässä on sijoitettava oikein ja oikeaan vaiheeseen niin, että jokaisen järjestelyn antennin riippumaton osuus samassa suunnassa lasketaan yhteen, kun taas se kumoutuu levossa kaikkiin muihin suuntiin. Tällainen järjestely parantaa järjestelmän suuntaavuutta. Kun kaikki järjestelmän antennit on järjestetty suoraviivaiseksi, sitä kutsutaan lineaariseksi antenniryhmäksi.
Antenniryhmä toimii
Antenniryhmä on joukko erilaisia antennielementtejä. Yleensä monielementtiryhmä käyttää puoliaaltodipoliantennia. Tällä antennilla on monisuuntainen säteilykuvio, joten aallot säteilevät laajakulman yläpuolella. Jotta näiden antennien kyky lähettää erityisesti yhteen suuntaan, nämä antennit on yksinkertaisesti järjestetty ryhmämuotoon oikealla etäisyydellä. Nämä ryhmät viritetään samanaikaisesti antamalla virtaa oikealla vaiheella.
Yleensä antenniryhmässä eri antennielementtien sisällä olevat virrat ovat samassa vaiheessa, jos se saavuttaa suurimman arvon virtaamalla samaan suuntaan samaan aikaan. Siten, kun antennielementteihin on syötetty oikea vaihe ryhmän jokaisesta elementistä, pallomaiset aallot asettuvat päällekkäin häiriön vuoksi ja muodostavat radioaallon. Tässä järjestelmässä häiriö voi olla joko rakentavaa (tai destruktiivista) ja riippuu täysin elementtien säteilemistä aalloista.
Tämän seurauksena, jos antennielementtien lähettämät aallot ovat samassa vaiheessa, ne lisätään hyödyllisesti, jolloin se lisää säteilytehoa. Jos taas yksittäisistä elementeistä lähtevät aallot eivät ole samassa vaiheessa, ne lisätään tuhoavasti kumoamaan toisensa. Tämä voi siis vähentää säteilytehoa.
Tällä tavoin ryhmän elementtien lähettämät säteilyt ovat samassa vaiheessa ja summautuvat muodostaen suunnatun säteen, jolla on maksimivoimakkuus, jotta se voi kulkea hyvin pitkiä matkoja. Siten antenniryhmän tarjoamassa säteilykuviossa on pääkeila, joka määrittää vahvan säteen yhteen suuntaan. Kun ryhmän elementtien määrää lisätään, pääkeila kapenee ja pienemmät sivukeilat lisäävät antennin tarjoamaa vahvistusta.
Antennityypit
Ryhmäantennit luokitellaan neljään tyyppiin laajasivu-, pääte-, kollineaari- ja loisantenniryhmä, joista jokaista tyyppiä käsitellään alla.
Laajasivuinen antenniryhmä
Alla on esitetty laajasivuinen antenniryhmäjärjestely, jossa erilaisia identtisiä elementtejä on järjestetty rinnakkain antennin akselilinjaa pitkin. Tämän tyyppisessä järjestelyssä elementit on sijoitettu vaakasuoraan samalle etäisyydelle toisistaan ja jokaista elementtiä syötetään saman vaiheen ja suuruuden omaavalla virralla.
Aina kun tämän järjestelyn elementit aktivoituvat, suurin säteily säteilee leveältä sivulta, mikä tarkoittaa normaalia suuntaa ryhmän akselille, kun taas jonkin verran säteilyä lähetetään muista suunnista. Joten se tarjoaa kaksisuuntaisen säteilykuvion, koska se säteilee molempiin suuntiin pitkin leveyttä. Siksi tässä järjestelyssä säteilyn suuntaperiaate on yhteinen ryhmän akselille & elementin sijainnin tasolle. Laajasivuisen antenniryhmän säteilykuvio on esitetty alla.
Laajasivuisen antenniryhmän säteilykuvio on pystysuora, koska elementin kohdistus on vaakasuora.
Jos haluamme muuttaa säteilykuvion kaksisuuntaisesta yksisuuntaiseksi, samanlainen ryhmä on järjestettävä λ/4 etäisyydelle tämän antenniryhmän taakse ja herättää kopioryhmä virran läpi, jossa on 90° vaihejohto. Yleensä elementtien lukumäärä tässä järjestelyssä riippuu käytettävissä olevasta tilasta kustannusten ja säteen leveyden tarpeella, kun taas ryhmän pituus otetaan välillä 2 λ - 10 λ. Yleensä näitä antenniryhmiä käytetään ulkomaisissa lähetysjärjestelmissä.
End-Fire-antenniryhmä
Lopputuloksena oleva antenniryhmäjärjestely on sama kuin elementit laajasivujärjestelyssä, mutta tärkein ero näiden kahden konfiguraation välillä on herätetapa. Tässä järjestelyssä elementit syötetään yleensä 180°:lla pois vaiheesta, kun taas laajasivujärjestelyssä jokainen elementti syötetään saman vaiheen virralla. Tässä järjestelyssä maksimisäteily saavutetaan ryhmän akselia pitkin.
Näin ollen yksisuuntaisen säteilykuvion saamiseksi tämä täydellinen identtisten elementtien järjestely yksinkertaisesti jännitetään vastaavalla amplitudivirralla, mutta vaihe muuttuu jatkuvasti linjaa pitkin. Voidaan siis todeta, että lopputuliryhmä muodostaa yksisuuntaisen säteilykuvion suurimmalla antenniryhmän akselin kautta tapahtuvalla säteilyllä.
Yllä olevassa säteilykuviokaaviossa elementtien välinen pääetäisyys tässä järjestelyssä ymmärretään normaalisti λ/4 (tai) 3λ/4. Joten näitä ryhmiä käytetään useimmin pisteestä pisteeseen -viestinnässä, ja ne sopivat korkeille, keskisuurille ja matalille taajuuksille.
Collinear Array
Kollineaarisessa ryhmässä antennielementit on yksinkertaisesti järjestetty yhdeksi riviksi päästä toiseen, mikä tarkoittaa peräkkäin. Joten tämä järjestely voi olla joko vaaka- tai pystysuuntainen. Kollineaarinen ryhmä vaakasuoralla järjestelyllä on esitetty alla.
Kaikille antennielementeille virrat saavat saman vaiheen ja suuruuden kaikille elementeille. Kuten laajasivuinen ryhmä, tämä tuottaa myös säteilyä normaalisuunnassa antenniryhmän akselille. Siten kollineaarisen ryhmän säteilykuvio liittyy jossain määrin laajasivuiseen antenniryhmään.
Tämä järjestely tarjoaa yksinkertaisesti suurimman vahvistuksen aina, kun elementit ovat 0,3 - 0,5 λ:n etäisyydellä, mutta tämä voi aiheuttaa rakenteellisia sekä syöttöongelmia antenniryhmässä. Joten elementit on sijoitettu lähemmäksi toisiaan.
Kollineaarisen ryhmän säteilykuvio on esitetty yllä. Tässä on huomioitava, että taulukon pituuden kasvaessa myös suuntaavuus kasvaa. Yleensä käytetään kaksielementtistä kollineaarista ryhmää, koska se tukee monikaistaista toimintaa, mutta joskus jotkin sovellukset käyttävät yhdistelmää laajakaista-, pääte- ja kollineaarisia ryhmiä, koska tämä parantaa suuntaavuutta ja vahvistusta erittäin suurelle alueelle.
Parasiittiset ryhmät
Monielementtiryhmät, kuten loisantennielementit, on järjestetty parasiittisesti, mikä tarjoaa maksimaalisen suuntavahvistuksen syöttämättä jokaista ryhmäelementtiä. Tällainen järjestely yksinkertaisesti auttaa käsittelemään syöttölinja-ongelmaa, koska se ei tarjoa suoraa viritystä jokaiselle antenniryhmän elementille. Parasiittisten antennien järjestely on esitetty alla.
Elementit, joita ei syötetä suoraan, tunnetaan loiselementteinä, ja ne yksinkertaisesti saavat voimansa lähellä olevan ohjattavan elementin lähettämästä säteilystä. Tämän seurauksena loiselementit aktivoituvat sähkömagneettisella kytkennällä, koska käyttöelementti on lähellä.
Antenniryhmän loiselementit eivät ole suoraan virittyneitä, vaan ne ovat riippuvaisia ohjauselementtiä kohti toimitetusta virityksestä. Joten ohjatun elementin aiheuttama indusoitunut virta loiselementissä määräytyy näiden kahden elementin välisen etäisyyden ja niiden virityksen perusteella.
Siten syntyy yksisuuntainen säteilykuvio λ/4-erotusetäisyydellä ja 90° vaihe-erolla ohjaavien ja loiselementtien välillä. Siten tämän ryhmän säteilykuvio muodostuu yksinkertaisesti ohjauselementin jälkeen sijoitetusta heijastimesta, joka sisältää taaksepäin heijastuvia aaltoja eteenpäin aaltoa kohti. Tämän tyyppisten antenniryhmien taajuusalue on 100–1000 MHz.
Mikä on Antenna Array Gain?
Antenniryhmän vahvistus voidaan määritellä määrätyssä suunnassa olevan intensiteetin suhteeksi saadun säteilyn intensiteettiin, jos samanlainen teho säteilee yhdellä isotrooppisella säteilijällä.
Mikä on antenniryhmän tarkoitus?
Antenniryhmän tarkoitus on lähettää/vastaanottaa radioaaltoja toimimalla yhtenä antennina.
Mikä on hyvä antennin vahvistus?
Hyvä antennin vahvistus on 3 dB, 6 dB jne.
Mikä on ryhmä antennissa?
Antennissa oleva ryhmä on ryhmä antenneja, jotka on yhdistetty yhdeksi antenniksi.
Mikä on antenniryhmän ryhmäkerroin?
Antenniryhmäkerroin on antennin asemien joukossa ja käytettyjen painojen funktio. Joten tämä tekijä voi muuttaa merkittävästi tietyn antennielementin suuntaavuusominaisuuksia. Joten tämä ilmiö havaitaan pääasiassa, kun antennit on kytketty toisiinsa.
Hyödyt ja haitat
Antenniryhmän edut Sisällytä seuraavat.
- Signaalin voimakkuus kasvaa erittäin voimakkaasti.
- Korkea suuntaavuus voidaan saavuttaa.
- Pienlohkojen koko pienenee huomattavasti.
- Korkean S/N-suhteen saavuttaminen on mahdollista.
- Suuria voittoja voidaan saada.
- Tehohäviön määrä vähenee.
- Parempien tulosten saavuttaminen on mahdollista.
- Antenniryhmän muotoilu tukee yksinkertaisesti antennin parempaa suorituskykyä.
Antenniryhmän haittoja ovat seuraavat.
- Antenniryhmät ovat kalliita.
- Resistiiviset häviöt kasvavat.
- Se vaatii korkeaa huoltoa.
- Asennus on vaikeaa.
- Se vie valtavan ulkotilan.
Sovellukset
Antenniryhmäsovelluksia ovat seuraavat.
- Antenniryhmä on erittäin hyödyllinen kokonaisvahvistuksen lisäämisessä, SINR:n (Signal to Interference plus Noise Ratio) lisäämisessä, häiriön poistamisessa, diversiteettivastaanoton tarjoamisessa, ryhmän siirtämisessä tiettyyn suuntaan, saapuvien signaalien saapumissuunnan mittaamiseen jne.
- Antenniryhmää käytetään langattomassa armeijassa tutka , ja satelliittiviestintä .
- Näitä käytetään tähtitieteellisen havainnoinnin yhteydessä.
- Nämä soveltuvat enimmäkseen kaukoviestintään ja myös matkaviestintään.
- Näitä käytetään aina, kun tarvitaan suurta signaalin voimakkuutta pitkän matkan lähetykseen ja vastaanottoon.
Näin ollen tämä on yleiskuvaus antennista taulukot – työskentely sovellusten kanssa. Antenniryhmä käyttää yksinkertaisesti useita antenneja signaalien sieppaamiseen ja lähettämiseen eri suuntiin. Joten antenniryhmää käytetään pääasiassa parantamaan signaalimme laatua ja kantamaa. Tässä on sinulle kysymys, mikä on antennin tehtävä?
