Tänä nykyaikana langaton kommunikaatio , monet insinöörit osoittavat kiinnostusta erikoistua viestintäkenttiin, mutta tämä edellyttää perustietoa viestinnän peruskäsitteistä, kuten antennityypeistä, sähkömagneettisesta säteilystä ja erilaisista etenemiseen liittyvistä ilmiöistä jne. Langattomien tietoliikennejärjestelmien tapauksessa antenneilla on merkittävä asema rooli, kun ne muuttavat elektroniset signaalit sähkömagneettisiksi aaltoiksi tehokkaasti.

Antennityypit

Antennit ovat kaikkien komponenttien peruskomponentteja virtapiiri koska ne tarjoavat yhdistävän linkin lähettimen ja vapaan tilan välillä tai vapaan tilan ja vastaanottimen välillä. Ennen kuin keskustelemme antennityypeistä, on muutama ominaisuus, joka on ymmärrettävä. Näiden ominaisuuksien lisäksi käsittelemme yksityiskohtaisesti myös erityyppisiä viestintäjärjestelmissä käytettyjä antenneja.

Antennien ominaisuudet

Antenni vahvistus
Aukko
Suunta ja kaistanleveys
Polarisaatio
Tehollinen pituus
Polaarikaavio

Antenni vahvistus: Antenni, joka mittaa antennin radiaalikuvion suuntaavuutta, tunnetaan vahvistuksena. Suuremman vahvistuksen antenni on tehokkaampi säteilykuviossaan. Antennit on suunniteltu siten, että teho nousee haluttuun suuntaan ja vähenee ei-toivottuihin suuntiin.

G = (antennin säteilemä teho) / (referenssiantennin säteilemä teho)

Aukko: Tätä aukkoa kutsutaan myös antennin tehokkaaksi aukoksi, joka osallistuu aktiivisesti sähkömagneettisten aaltojen lähettämiseen ja vastaanottamiseen. Antennin vastaanottama teho liittyy kollektiiviseen alueeseen. Tämä antennin kerätty alue tunnetaan tehokkaana aukkona.

Pr = Pd * A wattia
A = pr / pd m2

Suunta ja kaistanleveys: Antennin direktiivi määritellään keskitetyn tehosäteilyn mittaukseksi tietyssä suunnassa. Sitä voidaan pitää antennin kykynä ohjata säteilyteho tiettyyn suuntaan. Se voidaan myös huomata tietyn suunnan säteilyintensiteetin suhteena keskimääräiseen säteilyintensiteettiin. Kaistanleveys on yksi halutuista parametreista antennin valitsemiseksi. Se voidaan määritellä taajuuksien alueeksi, jolla antenni voi säteillä kunnolla ja vastaanottaa energiaa.

Polarisaatio: Antennista lähtevä sähkömagneettinen aalto voi olla polarisoitunut pysty- ja vaakasuunnassa. Jos aalto polarisoituu pystysuunnassa, niin E-vektori on pystysuora ja vaatii pystysuoran antennin. Jos vektori E on vaakasuoralla tavalla, sen käynnistämiseen tarvitaan vaakasuora antenni. Joskus käytetään pyöreää polarisaatiota, se on yhdistelmä sekä vaaka- että pystytapoja.

Tehollinen pituus: Tehollinen pituus on antennien parametri, joka kuvaa antennien tehokkuutta sähkömagneettisten aaltojen lähettämisessä ja vastaanottamisessa. Tehollinen pituus voidaan määrittää sekä lähettäville että vastaanottaville antenneille. EMF: n suhde vastaanottimen sisääntulossa ja antennissa esiintyvän sähkökentän voimakkuuteen tunnetaan vastaanottimen tehollisena pituutena. Lähettimen tehollinen pituus voidaan määritellä johtimen vapaan tilan pituudeksi, ja virranjako sen pituudelta tuottaa saman kentän voimakkuuden missä tahansa säteilyn suunnassa.

Efektiivinen pituus = (epäyhtenäisen virran häiriöalue) / (yhtenäisen virranjaon ala)

Polaarikaavio: Antennin merkittävin ominaisuus on sen säteilykuvio tai napakaavio. Lähetettävän antennin tapauksessa tämä on käyrä, joka käsittelee antennin säteilemän voimakentän voimakkuutta eri kulmasuunnissa, kuten alla olevassa kaaviossa on esitetty. Tontti voidaan saada myös sekä pysty- että vaakatasolle - ja se on myös nimetty pystysuoraksi ja vaakasuoraksi kuvioksi.

Tähän asti olemme tarkastelleet antennien ominaisuuksia, ja nyt keskustelemme erityyppisistä antenneista, joita käytetään erilaisiin sovelluksiin.

Antennityypit

Log-jaksolliset antennit

Rusetti-antennit
Loki-jaksollinen dipoliryhmä

Lanka-antennit

Lyhyt dipoliantenni
Dipoliantenni
Monopoli-antenni
Silmukka-antenni

Matkustavat aaltoantennit

Kierukka-antennit
Yagi-Uda-antennit

Mikroaaltouuni-antennit

Suorakulmaiset mikroliuska-antennit
Tasomaiset käänteiset F-antennit

Heijastinantennit

Kulmaheijastin
Parabolinen heijastin

1. Loki-jaksolliset antennit

Log-jaksollinen antenni

Loki-jaksollinen antenni on nimetty myös jaksolliseksi lokiryhmäksi. Se on monielementtinen, suunnattu kapea säteen antenni, joka toimii laajalla taajuusalueella. Tämä antenni on valmistettu sarjasta dipoleja, jotka on sijoitettu pitkin antenniakselia eri aikavälein, mitä seuraa taajuuden logaritmifunktio. Loki-jaksollista antennia käytetään monissa sovelluksissa, joissa vaaditaan muuttuva kaistanleveys sekä antennivahvistus ja suuntaavuus.

Rusetti-antennit

Rusetti-antenni

Rusetti-antenni tunnetaan myös nimellä Biconical antenni tai Butterfly-antenni. Biconical antenni on monisuuntainen laajakaistainen antenni. Tämän antennin koon mukaan sillä on matalataajuinen vaste ja se toimii ylipäästösuodattimena. Kun taajuus ylittää korkeammat rajat, poispäin suunnittelutaajuudesta, antennin säteilykuvio vääristyy ja leviää.

Suurin osa rusetti-antenneista on kaksikarttaisten antennien johdannaisia. Levyke on eräänlainen puolibikonainen antenni. Rusetti-antenni on tasomainen ja siten suuntai- nen antenni.

Loki-jaksollinen dipoliryhmä

Log-jaksollinen dipoliantenni

Yleisin antennityyppi, jota käytetään langaton viestintätekniikka on log-jaksollinen dipoliryhmä, joka käsittää periaatteessa useita dipolielementtejä. Nämä dipoliryhmän antennit pienenevät takapäästä etupäähän. Tämän RF-antennin etusäde tulee pienemmästä etupäästä.

Ryhmän takapäässä oleva elementti on kooltaan suuri, ja puoli aallonpituutta toimii matalalla taajuusalueella. Elementin etäisyys pienenee kohti ryhmän etupäätä, johon pienimmät ryhmät on sijoitettu. Tämän toiminnan aikana taajuuden vaihdellessa tapahtuu sujuva siirtyminen elementtiryhmää pitkin, mikä johtaa aktiivisen alueen muodostumiseen.

2. Lanka-antennit

Lanka-antenni

Lanka-antenneja kutsutaan myös lineaarisiksi tai kaareviksi antenneiksi, jotka ovat hyvin yksinkertaisia, halpoja ja niitä käytetään monissa sovelluksissa, ja nämä antennit on jaettu edelleen neljään alla kuvatulla tavalla.

Dipoliantenni

Dipoliantenni on yksi suorimmista antennin suuntauksista. Tämä dipoliantenni koostuu kahdesta ohuesta metallitangosta, joiden välillä on sinimuotoinen jännite-ero. Tankojen pituus valitaan siten, että niiden aallonpituuden neljännes on toiminnallisilla taajuuksilla. Näitä antenneja käytetään suunnittelemaan omia antennejaan tai muita antenneja. Ne on hyvin helppo rakentaa ja käyttää.

Dipoliantenni

Dipoliantenni koostuu kahdesta metallisauvasta, joiden läpi virta ja taajuus kulkevat. Tämä virta- ja jännitevirta tekee sähkömagneettisen aallon ja radiosignaalit säteilevät. Antenni koostuu säteilevästä elementistä, joka jakaa sauvat ja saa virran kulkemaan keskuksen läpi käyttämällä lähettimessä olevaa syöttölaitetta, joka otetaan vastaanottimesta. Erilaisia dipoliantenneja käytetään RF-antennit sisältää puoliaallon, moninkertaisen, taitetun, ei-resonanssisen ja niin edelleen.

Lyhytdipoliantenni:

“tcp/ip -protokolla -arkkitehtuuri ”

Lyhyt dipoliantenni

Se on yksinkertaisin kaikentyyppisistä antenneista. Tämä antenni on avoin kytketty johto, jossa lyhyt tarkoittaa 'suhteessa aallonpituuteen', joten tämä antenni asettaa etusijalle langan koon suhteessa toimintataajuuden aallonpituuteen. Se ottaa huomioon dipoliantennin absoluuttisen koon. Lyhyt dipoliantenni koostuu kahdesta lineaarisesta johtimesta, jotka on sijoitettu päästä päähän, ja syöttölaitteessa on pieni rako johtimien välillä. Dipolia pidetään lyhyenä, jos säteilevän elementin pituus on alle kymmenesosa aallonpituudesta.

L<λ/10

Lyhyt dipoliantenni on valmistettu kahdesta lineaarisesta johtimesta, jotka on sijoitettu päästä päähän, syöttölaitteen avulla johtimien välillä on pieni rako.

Lyhyt dipoliantenni on harvoin tyydyttävä hyötysuhteen kannalta, koska suurin osa tähän antenniin tulevasta tehosta häviää, kun myös lämpö- ja resistiivihäviöt kasvavat vähitellen.

Monopoli-antenni

Monopolisantenni on puolet yksinkertaisesta dipoliantennista, joka sijaitsee maadoitetun tason päällä, kuten alla olevassa kuvassa on esitetty.

Maadoitetun tason yläpuolella oleva säteilykuvio on sama kuin puoliaaltodipoliantenni, mutta säteilytetty kokonaisteho on puolet dipolista, jota kenttä säteilee vain ylemmän pallonpuoliskon alueella. Näiden antennien suuntaavuus kaksinkertaistuu dipoliantenneihin verrattuna.

Monopoliantenneja käytetään myös ajoneuvoon asennettavina antenneina, koska ne tarjoavat tarvittavan maatason maan yläpuolelle asennetuille antenneille.

Silmukka-antenni

Silmukka-antenni

Silmukka-antenneilla on samanlaiset ominaisuudet sekä dipoli- että monopoliantenneilla, koska ne ovat yksinkertaisia ja helposti rakennettavia. Silmukka-antenneja on saatavana eri muotoisina, kuten pyöreinä, elliptisinä, suorakulmaisina jne. Silmukka-antennin perusominaisuudet ovat riippumattomia sen muodosta. Niitä käytetään laajalti tiedonsiirtoyhteyksissä, joiden taajuus on noin 3 GHz. Näitä antenneja voidaan käyttää myös sähkömagneettisten kenttien koettimina mikroaaltokaistoilla.

Silmukka-antennin ympärysmitta määrää antennin tehokkuuden samanlaisena kuin dipoli- ja monopoliantennit. Nämä antennit luokitellaan edelleen kahteen tyyppiin: sähköisesti pieniksi ja sähköisesti suuriksi silmukan kehän perusteella.

Sähköisesti pieni silmukka-antenni ———> Ympärysmitta ≤ 10

Sähköisesti suuri silmukka-antenni ———> Ympärysmitta≈λ

Yhden kierroksen sähköisesti pienillä silmukoilla on pieni säteilynkestävyys verrattuna niiden menetysvastukseen. Pienien silmukka-antennien säteilynkestävyyttä voidaan parantaa lisäämällä lisää kierroksia. Monikiertoisilla silmukoilla on parempi säteilynkestävyys, vaikka niiden tehokkuus olisi pienempi.

Pieni silmukka-antenni

Tästä johtuen pientä silmukka-antennia käytetään enimmäkseen vastaanottoantenneina, joissa häviöt eivät ole pakollisia. Pieniä silmukoita ei käytetä lähetysantenneina niiden alhaisen tehokkuuden vuoksi.

Resonanssisilmukka-antennit ovat suhteellisen suuria ja niitä ohjaa aallonpituuden toiminta. Ne tunnetaan myös suurina silmukka-antenneina, koska niitä käytetään korkeammilla taajuuksilla, kuten VHF ja UHF, jolloin niiden koko on kätevä. Niitä voidaan pitää taitettuna dipoliantennina ja muodonmuutoksina eri muotoisiksi, kuten pallomaisiksi, neliömäisiksi jne., Ja niillä on samanlaiset ominaisuudet, kuten korkea säteilyteho.

3. Matkustavat aaltoantennit

Kierukka-antennit

Kierukka-antennit tunnetaan myös heliksiantenneina. Niillä on suhteellisen yksinkertaiset rakenteet, joissa on yksi, kaksi tai useampia lankoja, jotka kumpikin on kiedottu kierteen muodostamiseksi, tavallisesti maatasolla tai muotoisella heijastimella ja sopivalla syötöllä. Yleisin malli on yksi lanka, jota tukee maa ja jota syötetään koaksiaalilinjalla.

Yleensä kierteisen antennin säteilyominaisuudet liittyvät tähän spesifikaatioon: rakenteen sähköiseen kokoon, jolloin tuloimpedanssi on herkempi äänenkorkeudelle ja johdinkoolle.

Kierteinen antenni

Kierukka-antenneilla on kaksi hallitsevaa säteilymoodia: normaali tila ja aksiaalinen tila. Aksiaalista tilaa käytetään monissa sovelluksissa. Normaalitilassa kierteen mitat ovat pienet verrattuna sen aallonpituuteen. Tämä antenni toimii lyhyen dipoli- tai monopoliantennina. Aksiaalisessa tilassa kierteen mitat ovat samat verrattuna sen aallonpituuteen. Tämä antenni toimii suuntiantennina.

Yagi-Uda-antenni

Yagi-Uda-antenni

Toinen antenni, joka käyttää passiivisia elementtejä, on Yagi-Uda-antenni . Tämän tyyppinen antenni on halpa ja tehokas. Se voidaan rakentaa yhdellä tai useammalla heijastinelementillä ja yhdellä tai useammalla ohjauselementillä. Yagi-antennit voidaan valmistaa käyttämällä antennia, jossa on yksi heijastin, ohjattava taitettu-dipolinen aktiivielementti ja ohjaimia, jotka on asennettu vaakasuuntaiseen polarisaatioon eteenpäin.

“luettelo sähkönjohtimista ja -eristeistä ”

4. Mikroaaltouuni-antennit

Mikroaaltotaajuuksilla toimivat antennit tunnetaan nimellä mikroaaltouuni-antennit . Näitä antenneja käytetään monissa sovelluksissa.

Suorakulmaiset mikroliuska-antennit

Suorakulmaiset mikroliuska-antennit

Avaruusaluksiin tai lentokonekäyttöön - edullisten ominaisuuksien, kuten koon, painon, kustannusten, suorituskyvyn, asennuksen helppouden jne. Perusteella - suositaan matalan profiilin antenneja. Nämä antennit tunnetaan suorakulmaisina mikroliuska-antenneina tai paikoitusantenneina. Ne tarvitsevat vain tilaa syöttöjohdolle, joka normaalisti sijoitetaan maatason taakse. Suurin haitta näiden antennien käytössä on niiden tehoton ja hyvin kapea kaistanleveys, joka on tyypillisesti murto-osa prosentista tai korkeintaan muutama prosentti.

Tasomaiset käänteiset F-antennit

Tasoista käänteis-F-antennia voidaan pitää eräänlaisena lineaarisena käänteisen F-antennina (IFA), jossa langan säteilevä elementti korvataan levyllä kaistanleveyden lisäämiseksi. Näiden antennien etuna on, että ne voidaan piilottaa matkapuhelimen koteloon verrattuna erityyppisiin antenneihin, kuten piiska-, sauva- tai kierteisiin antenneihin jne. Toinen etu on, että ne voivat vähentää taaksepäin tulevaa säteilyä antennia absorboimalla tehoa, mikä parantaa tehokkuutta. Ne tarjoavat suuren vahvistuksen sekä vaaka- että pystytiloissa. Tämä ominaisuus on tärkein kaikentyyppisille langattomassa viestinnässä käytettäville antenneille.

5. Heijastinantennit

Kulmaheijastinantenni

Kulmaheijastinantenni

Antenni, joka koostuu yhdestä tai useammasta kulmaheijastimen eteen sijoitetusta dipolielementistä, tunnetaan kulmaheijastinantennina, minkä tahansa antennin suuntaavuutta voidaan lisätä käyttämällä heijastimia. Lanka-antennin tapauksessa antennin takana käytetään johtavaa levyä säteilyn ohjaamiseksi eteenpäin.

Parabolinen heijastinantenni

Parabolisen antennin säteilevällä pinnalla on erittäin suuret mitat aallonpituuteensa nähden. Säteistä ja aaltoreunoista riippuvaa geometrista optiikkaa käytetään tietämään näiden antennien tietyistä ominaisuuksista. Näiden antennien tiettyjä tärkeitä ominaisuuksia voidaan tutkia käyttämällä sädeoptiikkaa ja muita antenneja käyttämällä sähkömagneettisen kentän teoriaa.

Parabolinen antenni

Yksi tämän antennin hyödyllisistä ominaisuuksista on jakautuvan pallomaisen aaltorintaman muuntaminen yhdensuuntaiseksi aaltorintamaksi, joka tuottaa kapean antennin säteen. Tätä parabolista heijastinta käyttäviin erityyppisiin syötteisiin kuuluvat sarvisyötöt, suorakulmaiset syötöt ja dipolisyöttö.

Tässä artikkelissa olet tutkinut erityyppisiä antenneja ja niiden sovelluksia langattomassa viestinnässä sekä antennien käyttöä tietojen lähettämisessä ja vastaanottamisessa. Jos tarvitset apua tähän artikkeliin, ota meihin yhteyttä kommentoimalla alla olevassa kommenttiosassa.

valokuva Laajuus: