Мэдээ - Зарим нийтлэг антеннуудын танилцуулга, ангилал

1. Антенны тухай танилцуулга
Антенн гэдэг нь 1-р зурагт үзүүлсэн чөлөөт орон зай ба дамжуулах шугамын хоорондох шилжилтийн бүтэц юм. Дамжуулах шугам нь коаксиаль шугам эсвэл хөндий хоолой (долгион дамжуулагч) хэлбэртэй байж болох бөгөөд энэ нь цахилгаан соронзон энергийг эх үүсвэрээс антен руу, антеннаас хүлээн авагч руу дамжуулахад ашиглагддаг. Эхнийх нь дамжуулагч антенн, хоёр дахь нь хүлээн авагч антенн юм.

Зураг 1 Цахилгаан соронзон эрчим хүчийг дамжуулах зам (эх үүсвэр-дамжуулах шугам-антенны чөлөөт зай)

Зураг 1-ийн дамжуулах горимд антенны системийн дамжуулалтыг 2-р зурагт үзүүлсэн шиг Thevenin эквивалентаар, эх үүсвэрийг хамгийн тохиромжтой дохио үүсгэгчээр, дамжуулах шугамыг Zc шинж чанарын эсэргүүцэлтэй шугамаар, антенныг ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] ачааллаар дүрсэлсэн байна. Ачааллын эсэргүүцэл RL нь антенны бүтэцтэй холбоотой дамжуулалт ба диэлектрикийн алдагдлыг илэрхийлдэг бол Rr нь антенны цацрагийн эсэргүүцлийг илэрхийлэх ба реактив XA нь антенны цацрагтай холбоотой эсэргүүцлийн төсөөллийн хэсгийг илэрхийлэхэд ашиглагддаг. Тохиромжтой нөхцөлд дохионы эх үүсвэрээс үүссэн бүх энергийг Rr цацрагийн эсэргүүцэл рүү шилжүүлэх ёстой бөгөөд энэ нь антенны цацрагийн чадварыг илэрхийлэхэд ашиглагддаг. Гэсэн хэдий ч практик хэрэглээнд дамжуулах шугам ба антенны шинж чанараас шалтгаалж дамжуулагч-диэлектрик алдагдал, мөн дамжуулах шугам ба антенны хоорондох тусгал (зохицох) зэргээс үүдэлтэй алдагдал байдаг. Эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцлийг харгалзан, дамжуулах шугам ба тусгал (тохиролгүй) алдагдлыг үл тоомсорлож, коньюгат тохируулгын дагуу антенд хамгийн их хүчийг өгдөг.

Зураг 2

Дамжуулах шугам ба антенны хооронд таарахгүй байгаа тул интерфэйсээс туссан долгион нь эх үүсвэрээс антен руу ирж буй тусгалтай давхцаж, тогтсон долгион үүсгэдэг бөгөөд энэ нь эрчим хүчний төвлөрөл, хадгалалтыг илэрхийлдэг бөгөөд ердийн резонансын төхөөрөмж юм. Байнгын долгионы ердийн хэв маягийг 2-р зурагт тасархай шугамаар харуулав. Хэрэв антенны системийг зохих ёсоор төлөвлөөгүй бол дамжуулах шугам нь долгион хөтлүүр болон эрчим хүч дамжуулах төхөөрөмж биш харин их хэмжээгээр эрчим хүч хадгалах элемент болж чадна.
Дамжуулах шугам, антен, байнгын долгионоос үүдэлтэй алдагдал нь хүсээгүй юм. Алдагдал багатай дамжуулах шугамыг сонгох замаар шугамын алдагдлыг багасгах боломжтой бол 2-р зурагт үзүүлсэн RL-ээр илэрхийлсэн алдагдлын эсэргүүцлийг бууруулснаар антенны алдагдлыг бууруулж болно. Антенны (ачаалал) эсэргүүцлийг шугамын онцлог эсэргүүцэлтэй тохируулах замаар зогсонги долгионыг багасгаж, шугам дахь эрчим хүчний хуримтлалыг багасгах боломжтой.
Утасгүй системд энерги хүлээн авах, дамжуулахаас гадна тодорхой чиглэлд цацрагийн энергийг нэмэгдүүлэх, бусад чиглэлд цацруулсан энергийг дарах зорилгоор антеннууд ихэвчлэн шаардлагатай байдаг. Тиймээс илрүүлэх төхөөрөмжөөс гадна антенныг чиглүүлэх төхөөрөмж болгон ашиглах ёстой. Тодорхой хэрэгцээг хангахын тулд антеннууд нь янз бүрийн хэлбэртэй байж болно. Энэ нь утас, нүх, нөхөөс, элементийн угсралт (массив), тусгал, линз гэх мэт байж болно.

Утасгүй холбооны системд антенууд нь хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Сайн антенны загвар нь системийн шаардлагыг бууруулж, системийн ерөнхий гүйцэтгэлийг сайжруулдаг. Сонгодог жишээ бол өндөр хүчин чадалтай антеннуудын тусламжтайгаар өргөн нэвтрүүлгийн хүлээн авалтыг сайжруулах боломжтой телевиз юм. Хүмүүсийн нүд ямар байдаг бол харилцаа холбооны системд антен байдаг.

2. Антенны ангилал
1. Утасны антенн
Машин, барилга, хөлөг онгоц, онгоц, сансрын хөлөг гэх мэт бараг хаа сайгүй олддог тул утас антенн нь хамгийн түгээмэл антеннуудын нэг юм. Зураг 3-т үзүүлсэн шиг шулуун шугам (дипол), гогцоо, спираль гэх мэт янз бүрийн хэлбэрийн утастай антеннууд байдаг. Тэд тэгш өнцөгт, дөрвөлжин, зууван эсвэл бусад хэлбэртэй байж болно. Дугуй антенн нь энгийн бүтэцтэй тул хамгийн түгээмэл байдаг.

Зураг 3

2. Апертурын антенууд
Илүү нарийн төвөгтэй антенны эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж, өндөр давтамжийн ашиглалтын улмаас диафрагмын антеннууд илүү их үүрэг гүйцэтгэж байна. Апертурын антеннуудын зарим хэлбэрийг (пирамид, конус ба тэгш өнцөгт эвэр антен) Зураг 4-т үзүүлэв. Энэ төрлийн антенн нь нисэх онгоц болон сансрын хөлгийн хэрэглээнд маш их хэрэгтэй, учир нь тэдгээр нь нисэх онгоц эсвэл сансрын хөлгийн гадна талын бүрхүүлд маш тохиромжтой байдаг. Үүнээс гадна тэдгээрийг хатуу ширүүн орчноос хамгаалахын тулд диэлектрик материалын давхаргаар хучиж болно.

Зураг 4

3. Бичил туузан антен
Microstrip антеннууд 1970-аад онд ихэвчлэн хиймэл дагуулын хэрэглээнд маш их алдартай болсон. Антенн нь диэлектрик субстрат ба металл нөхөөсээс бүрдэнэ. Металл нөхөөс нь олон янзын хэлбэртэй байж болох бөгөөд 5-р зурагт үзүүлсэн тэгш өнцөгт нөхөөсийн антенн нь хамгийн түгээмэл байдаг. Микро туузан антеннууд нь бага хэмжээтэй, хавтгай ба хавтгай бус гадаргууд тохиромжтой, үйлдвэрлэхэд энгийн бөгөөд хямд, хатуу гадаргуу дээр суурилуулсан үед өндөр бат бөх чанар, MMIC загварт нийцдэг. Тэдгээрийг нисэх онгоц, сансрын хөлөг, хиймэл дагуул, пуужин, машин, тэр ч байтугай хөдөлгөөнт төхөөрөмжүүдийн гадаргуу дээр суурилуулж, зохицсон дизайн хийх боломжтой.

Зураг 5

4. Массив антен
Олон төрлийн хэрэглээнд шаардагдах цацрагийн шинж чанарыг нэг антенны элементээр хангаж чадахгүй байж болно. Антенны массивууд нь нэг буюу хэд хэдэн тодорхой чиглэлд хамгийн их цацраг үүсгэхийн тулд нийлэгжсэн элементүүдээс цацраг үүсгэж чаддаг бөгөөд ердийн жишээг Зураг 6-д үзүүлэв.

Зураг 6

5. Гэрэл цацруулагч антен
Сансар огторгуйн хайгуулын амжилт нь антенны онолыг хурдацтай хөгжүүлэхэд хүргэсэн. Хэт холын зайн холболтын хэрэгцээ шаардлагаас шалтгаалан маш өндөр ашиг тустай антеннуудыг олон сая милийн зайд дохио дамжуулах, хүлээн авахын тулд ашиглах ёстой. Энэхүү хэрэглээнд нийтлэг антенны хэлбэр нь Зураг 7-д үзүүлсэн параболик антен юм. Энэ төрлийн антенн нь 305 метр ба түүнээс дээш диаметртэй бөгөөд олон сая миль зайд дохио дамжуулах эсвэл хүлээн авахад шаардагдах өндөр ашигт хүрэхийн тулд ийм том хэмжээтэй байх шаардлагатай. Гэрэл тусгагчийн өөр нэг хэлбэр нь 7-р зурагт үзүүлсэн шиг булангийн тусгал юм.

Зураг 7

6. Линзний антеннууд
Линзийг голчлон цацрагийн хүсээгүй чиглэлд тархахаас сэргийлж, тархсан энергийг нэгтгэхэд ашигладаг. Линзний геометрийг зохих ёсоор өөрчилж, зөв материалыг сонгосноор тэд ялгаатай энергийн янз бүрийн хэлбэрийг хавтгай долгион болгон хувиргаж чадна. Тэдгээрийг параболик цацруулагч антен гэх мэт ихэнх хэрэглээнд, ялангуяа өндөр давтамжид ашиглаж болох ба бага давтамжтай үед хэмжээ, жин нь маш том болдог. Линзний антеннуудыг барилгын материал эсвэл геометрийн хэлбэрээр нь ангилдаг бөгөөд тэдгээрийн заримыг 8-р зурагт үзүүлэв.