Neiegkeeten - Aféierung a Klassifikatioun vun e puer üblechen Antennen

1. Aféierung an d'Antennen
Eng Antenn ass eng Iwwergangsstruktur tëscht fräiem Raum an enger Transmissiounsleitung, wéi an der Figur 1 gewisen. D'Transmissiounsleitung kann a Form vun enger Koaxialleitung oder engem huele Rouer (Wellenleiter) sinn, deen benotzt gëtt fir elektromagnetesch Energie vun enger Quell op eng Antenn oder vun enger Antenn op en Empfänger ze iwwerdroen. Déi éischt ass eng Sendeantenn an déi zweet ass eng Empfängantenn.

Figur 1 Elektromagnetesch Energietransmissiounswee (Quell-Transmissiounsleitung-Antennefräie Raum)

D'Iwwerdroung vum Antennesystem am Iwwerdroungsmodus vun der Figur 1 gëtt duerch den Thevenin-Äquivalent duergestallt, wéi an der Figur 2 gewisen, wou d'Quell duerch en idealen Signalgenerator duergestallt gëtt, d'Iwwerdroungsleitung duerch eng Leitung mat charakteristescher Impedanz Zc duergestallt gëtt, an d'Antenn duerch eng Laascht ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] duergestallt gëtt. De Laaschtwidderstand RL representéiert d'Leetungs- an d'Dielektrizitéitsverloschter, déi mat der Antennestruktur verbonne sinn, während Rr de Stralungswidderstand vun der Antenn duerstellt, an d'Reaktanz XA benotzt gëtt fir den imaginären Deel vun der Impedanz ze representéieren, déi mat der Antennestralung verbonne ass. Ënner idealen Bedéngungen soll all Energie, déi vun der Signalquell generéiert gëtt, op de Stralungswidderstand Rr iwwerdroe ginn, deen benotzt gëtt fir d'Stralungskapazitéit vun der Antenn ze representéieren. Wéi och ëmmer, a prakteschen Uwendungen gëtt et Leeder-Dielektrizitéitsverloschter wéinst de Charakteristike vun der Iwwerdroungsleitung an der Antenn, souwéi Verloschter, déi duerch Reflexioun (Mismatch) tëscht der Iwwerdroungsleitung an der Antenn verursaacht ginn. Wann een d'intern Impedanz vun der Quell berécksiichtegt an d'Ignoréiere vun de Verloschter vun der Iwwerdroungsleitung an de Reflexiouns- (Mismatch) Verloschter ignoréiert, gëtt déi maximal Leeschtung der Antenn ënner konjugéierter Anpassung geliwwert.

Figur 2

Wéinst der Diskrepanz tëscht der Transmissiounsleitung an der Antenn gëtt déi reflektéiert Well vun der Grenzfläch mat der afalender Well vun der Quell bis bei d'Antenn iwwerlagert, fir eng stänneg Well ze bilden, déi d'Energiekonzentratioun a Späicherung representéiert an en typescht Resonanzgerät ass. E typescht stännegt Wellemuster gëtt duerch déi gepunkelt Linn an der Figur 2 gewisen. Wann den Antennesystem net richteg entworf ass, kann d'Transmissiounsleitung gréisstendeels als Energiespäicherelement funktionéieren, anstatt als Welleleiter an Energieiwwerdroungsgerät.
D'Verloschter, déi duerch d'Transmissiounsleitung, d'Antenn an d'Standwellen verursaacht ginn, sinn ongewollt. D'Verloschter vun der Leitung kënne miniméiert ginn, andeems d'Transmissiounsleitunge mat geréngem Verloscht ausgewielt ginn, während d'Verloschter vun der Antenn reduzéiert kënne ginn, andeems de Verloschtwidderstand, deen duerch RL an der Figur 2 representéiert gëtt, reduzéiert gëtt. Standwellen kënne reduzéiert ginn an d'Energiespäicherung an der Leitung kann miniméiert ginn, andeems d'Impedanz vun der Antenn (Laascht) mat der charakteristescher Impedanz vun der Leitung ugepasst gëtt.
A drahtlose Systemer sinn, nieft dem Empfang oder der Iwwerdroe vun Energie, Antennen normalerweis gebraucht fir d'Ausstralung an bestëmmte Richtungen ze verbesseren an d'Ausstralung an aner Richtungen z'ënnerdrécken. Dofir mussen, nieft Detektiounsapparater, Antennen och als Richtungsapparater benotzt ginn. Antennen kënnen a verschiddene Formen optrieden fir spezifesch Bedierfnesser gerecht ze ginn. Et kann en Drot, eng Apertur, e Patch, eng Elementbaugrupp (Array), e Reflekter, eng Lëns, etc. sinn.

A drahtlose Kommunikatiounssystemer sinn Antennen eng vun de wichtegsten Komponenten. E gudden Antennendesign kann de Systemufuerderunge reduzéieren an d'Gesamtleistung vum System verbesseren. E klassescht Beispill ass d'Televisioun, wou den Empfang vun Emissiounen duerch d'Benotzung vun héichperformanten Antennen verbessert ka ginn. Antennen sinn fir Kommunikatiounssystemer dat, wat Aen fir Mënsche sinn.

2. Antenneklassifikatioun
1. Drotantenn
Drotantennen sinn eng vun den heefegsten Antennentypen, well se bal iwwerall ze fanne sinn - Autoen, Gebaier, Schëffer, Fligeren, Raumschëffer, etc. Et gëtt verschidde Forme vun Drotantennen, wéi zum Beispill riicht Linn (Dipol), Schleifen, Spiral, wéi an der Figur 3 gewisen. Schleifenantennen mussen net nëmme kreesfërmeg sinn. Si kënne rechteckeg, quadratesch, oval oder all aner Form hunn. Déi kreesfërmeg Antenn ass déi heefegst wéinst hirer einfacher Struktur.

Figur 3

2. Aperturantennen
Aperturantennen spille ëmmer méi eng grouss Roll wéinst der wuessender Nofro fir méi komplex Forme vun Antennen an der Notzung vu méi héije Frequenzen. Verschidde Forme vun Aperturantennen (pyramidesch, konesch a rechteckeg Hornantennen) sinn an der Figur 4 gewisen. Dës Zort Antenn ass ganz nëtzlech fir Fliger- a Raumschëffapplikatiounen, well se ganz bequem op der äusserer Schuel vum Fliger oder Raumschëff montéiert kënne ginn. Zousätzlech kënne se mat enger Schicht dielektreschem Material bedeckt ginn, fir se virun haarde Ëmweltbedingungen ze schützen.

Figur 4

3. Mikrostripantenn
Mikrostrip-Antennen goufen an den 1970er Joren ganz populär, haaptsächlech fir Satellittenapplikatiounen. D'Antenn besteet aus engem dielektresche Substrat an engem Metallpatch. De Metallpatch kann vill verschidde Formen hunn, an déi rechteckeg Patch-Antenn, déi an der Figur 5 gewisen ass, ass déi heefegst. Mikrostrip-Antennen hunn e niddrege Profil, si gëeegent fir planar an net-planar Uewerflächen, si einfach an net deier ze fabrizéieren, hunn eng héich Robustheet wann se op steife Uewerflächen montéiert ginn, a si kompatibel mat MMIC-Designen. Si kënnen op der Uewerfläch vu Fligeren, Raumschëffer, Satellitten, Rakéiten, Autoen a souguer mobilen Apparater montéiert ginn a kënne konform entworf ginn.

Figur 5

4. Array-Antenn
Déi Stralungseigenschaften, déi vu ville Uwendungen erfuerderlech sinn, kënnen net onbedéngt vun engem eenzegen Antennelement erreecht ginn. Antennearrays kënnen d'Stralung vun den Elementer synthetiséieren, fir maximal Stralung an enger oder méi spezifesche Richtungen ze produzéieren, e typescht Beispill ass an der Figur 6 gewisen.

Figur 6

5. Reflektorantenn
Den Erfolleg vun der Weltraumfuerschung huet och zu der schneller Entwécklung vun der Antennentheorie gefouert. Wéinst dem Besoin fir Kommunikatioun iwwer ultra-grouss Distanzen mussen Antennen mat extrem héijem Verstärkungsgrad benotzt ginn, fir Signaler Millioune Kilometer ewech ze senden an ze empfänken. An dëser Uwendung ass eng üblech Antennform déi parabolesch Antenn, déi an der Figur 7 gewisen ass. Dës Zort Antenn huet en Duerchmiesser vun 305 Meter oder méi, an eng sou grouss Gréisst ass néideg, fir den héije Verstärkungsgrad z'erreechen, deen néideg ass, fir Signaler Millioune Kilometer ewech ze senden oder ze empfänken. Eng aner Form vu Reflekter ass e Cornerreflektor, wéi an der Figur 7 (c) gewisen.

Figur 7

6. Lënsenantennen
Lënsen gi virun allem benotzt fir agefall, verstreet Energie ze kolliméieren, fir ze verhënneren, datt se sech an ongewollt Stralungsrichtungen ausbreet. Duerch d'korrekt Ännerung vun der Geometrie vun der Lëns an d'Wiel vum richtege Material kënne se verschidde Forme vun divergenter Energie a Planewellen ëmwandelen. Si kënnen an de meeschte Uwendungen, wéi z. B. parabolesch Reflekterantennen, besonnesch bei méi héije Frequenzen, benotzt ginn, an hir Gréisst a Gewiicht gi bei méi niddrege Frequenzen ganz grouss. Lënsenantennen ginn no hirem Baumaterial oder hire geometresche Formen klasséiert, vun deenen e puer an der Figur 8 gewisen sinn.