Мэдээ - Зарим түгээмэл антеннуудын танилцуулга ба ангилал

1. Антенны танилцуулга
Зураг 1-т үзүүлсэн шиг антенн нь чөлөөт орон зай болон дамжуулах шугамын хоорондох шилжилтийн бүтэц юм. Дамжуулах шугам нь коаксиаль шугам эсвэл хөндий хоолой (долгион хөтлүүр) хэлбэртэй байж болох бөгөөд үүнийг цахилгаан соронзон энергийг эх үүсвэрээс антенн руу, эсвэл антеннаас хүлээн авагч руу дамжуулахад ашигладаг. Эхнийх нь дамжуулагч антенн, сүүлийнх нь хүлээн авагч антенн юм.

Зураг 1 Цахилгаан соронзон энерги дамжуулах зам (эх үүсвэр-дамжуулах шугам-антенгүй орон зай)

Зураг 1-ийн дамжуулах горимд антенны системийн дамжуулалтыг Зураг 2-т үзүүлсэн шиг Тевенин эквивалентаар дүрсэлсэн бөгөөд эх үүсвэрийг идеал дохионы үүсгүүрээр, дамжуулах шугамыг Zc шинж чанартай импеданстай шугамаар, антенныг ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA] ачааллаар дүрсэлсэн болно. Ачааллын эсэргүүцэл RL нь антенны бүтэцтэй холбоотой дамжуулалт ба диэлектрик алдагдлыг илэрхийлдэг бол Rr нь антенны цацрагийн эсэргүүцлийг илэрхийлдэг бөгөөд XA реактив эсэргүүцлийг антенны цацрагтай холбоотой импедансын төсөөллийн хэсгийг илэрхийлэхэд ашигладаг. Хамгийн тохиромжтой нөхцөлд дохионы эх үүсвэрээс үүссэн бүх энерги нь цацрагийн эсэргүүцэл Rr руу шилжих ёстой бөгөөд энэ нь антенны цацрагийн чадварыг илэрхийлэхэд ашиглагддаг. Гэсэн хэдий ч практик хэрэглээнд дамжуулах шугам болон антенны шинж чанараас шалтгаалан дамжуулагч-диэлектрик алдагдал, мөн дамжуулах шугам болон антенны хоорондох ойлт (тохиромжгүй байдал)-аас үүдэлтэй алдагдал байдаг. Эх үүсвэрийн дотоод эсэргүүцлийг харгалзан үзээд дамжуулах шугам болон ойлтын (тохиромжгүй байдал) алдагдлыг үл тоомсорлосноор коньюгат тохируулгын дор антеннд хамгийн их чадлыг өгдөг.

Зураг 2

Дамжуулах шугам болон антенны хоорондох зөрүүгээс болж интерфэйсээс туссан долгион нь эх үүсвэрээс антенн руу чиглэсэн туссан долгионтой давхцаж, энергийн төвлөрөл ба хадгалалтыг илэрхийлдэг бөгөөд ердийн резонансын төхөөрөмж болох зогсонги долгион үүсгэдэг. Ердийн зогсонги долгионы хэв маягийг Зураг 2-т цэгтэй шугамаар харуулав. Хэрэв антенны системийг зөв зохион бүтээгээгүй бол дамжуулах шугам нь долгион хөтлөгч болон энерги дамжуулах төхөөрөмж биш харин энерги хадгалах элемент болж чадна.
Дамжуулах шугам, антенн болон зогсож буй долгионоос үүдэлтэй алдагдлыг хүсээгүй. Бага алдагдалтай дамжуулах шугамыг сонгосноор шугамын алдагдлыг багасгаж болох бол Зураг 2-т үзүүлсэн RL-ээр илэрхийлэгдсэн алдагдлын эсэргүүцлийг бууруулснаар антенны алдагдлыг бууруулж болно. Антенны импедансыг (ачаалал) шугамын онцлог импеданстай тохируулснаар зогсож буй долгионыг багасгаж, шугам дахь энергийн хадгалалтыг багасгаж болно.
Утасгүй системд энерги хүлээн авах эсвэл дамжуулахаас гадна тодорхой чиглэлд цацрагийн энергийг нэмэгдүүлэх, бусад чиглэлд цацрагийн энергийг дарахын тулд антенн шаардлагатай байдаг. Тиймээс илрүүлэх төхөөрөмжөөс гадна антеннуудыг чиглэлийн төхөөрөмж болгон ашиглах ёстой. Антенн нь тодорхой хэрэгцээг хангахын тулд янз бүрийн хэлбэртэй байж болно. Энэ нь утас, нүх, нөхөөс, элементийн угсралт (массив), ойлгогч, линз гэх мэт байж болно.

Утасгүй холбооны системд антенн нь хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг юм. Сайн антенны дизайн нь системийн шаардлагыг бууруулж, системийн нийт гүйцэтгэлийг сайжруулж чадна. Үүний сонгодог жишээ бол өндөр хүчин чадалтай антенн ашиглан нэвтрүүлгийн хүлээн авалтыг сайжруулж болох телевиз юм. Антенн нь харилцаа холбооны системд хүмүүсийн нүдтэй адил юм.

2. Антенны ангилал
1. Утастай антенн
Утастай антенн нь хамгийн түгээмэл төрлийн антеннуудын нэг юм, учир нь тэдгээр нь бараг хаа сайгүй байдаг - машин, барилга байгууламж, хөлөг онгоц, онгоц, сансрын хөлөг гэх мэт. Зураг 3-т үзүүлсэн шиг шулуун шугам (дипол), гогцоо, спираль гэх мэт утсан антеннуудын янз бүрийн хэлбэр байдаг. Гогцоо антенн нь зөвхөн дугуй хэлбэртэй байх шаардлагагүй. Тэд тэгш өнцөгт, дөрвөлжин, зууван эсвэл бусад хэлбэртэй байж болно. Дугуй антенн нь энгийн бүтэцтэй тул хамгийн түгээмэл байдаг.

Зураг 3

2. Өргөн антенн
Илүү нарийн төвөгтэй хэлбэрийн антеннуудын эрэлт хэрэгцээ нэмэгдэж, өндөр давтамжийг ашиглаж байгаатай холбогдуулан диафрагмын антеннууд улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж байна. Зарим хэлбэрийн диафрагмын антеннуудыг (пирамид, конус болон тэгш өнцөгт эвэрт антенн) Зураг 4-т үзүүлэв. Энэ төрлийн антенн нь онгоц болон сансрын хөлгийн хэрэглээнд маш их хэрэгтэй байдаг, учир нь тэдгээрийг онгоц эсвэл сансрын хөлгийн гаднах бүрхүүл дээр маш тохиромжтой суурилуулж болно. Үүнээс гадна, тэдгээрийг хатуу ширүүн орчноос хамгаалахын тулд диэлектрик материалын давхаргаар бүрхэж болно.

Зураг 4

3. Микро зурвасын антенн
Микро зурвас антенн нь 1970-аад онд голчлон хиймэл дагуулын хэрэглээнд маш их алдартай болсон. Антенн нь диэлектрик суурь болон металл нөхөөсөөс бүрдэнэ. Металл нөхөөс нь олон янзын хэлбэртэй байж болох бөгөөд Зураг 5-д үзүүлсэн тэгш өнцөгт нөхөөс антенн нь хамгийн түгээмэл юм. Микро зурвас антенн нь намхан профильтай, хавтгай болон хавтгай бус гадаргууд тохиромжтой, үйлдвэрлэхэд хялбар бөгөөд хямд, хатуу гадаргуу дээр суурилуулахад өндөр бат бөх чанартай бөгөөд MMIC загвартай нийцдэг. Тэдгээрийг онгоц, сансрын хөлөг, хиймэл дагуул, пуужин, автомашин, тэр ч байтугай хөдөлгөөнт төхөөрөмжийн гадаргуу дээр суурилуулж, конформоор зохион бүтээж болно.

Зураг 5

4. Массив антенн
Олон хэрэглээнд шаардлагатай цацрагийн шинж чанарыг ганц антенны элементээр хангах боломжгүй байж болно. Антенны массивууд нь элементүүдээс нийлэгжсэн цацрагийг нэг буюу хэд хэдэн тодорхой чиглэлд хамгийн их цацраг үүсгэх боломжтой бөгөөд ердийн жишээг Зураг 6-д үзүүлэв.

Зураг 6

5. Тусгал антенн
Сансрын судалгааны амжилт нь антенны онолын хурдацтай хөгжилд хүргэсэн. Хэт хол зайн холбооны хэрэгцээ шаардлагаас шалтгаалан сая сая милийн зайд дохио дамжуулах, хүлээн авахын тулд маш өндөр давтамжтай антенн ашиглах шаардлагатай болдог. Энэхүү хэрэглээнд антенны нийтлэг хэлбэр нь Зураг 7-д үзүүлсэн параболик антенн юм. Энэ төрлийн антенн нь 305 метр ба түүнээс дээш диаметртэй бөгөөд ийм том хэмжээ нь сая сая милийн зайд дохио дамжуулах эсвэл хүлээн авахад шаардлагатай өндөр давтамжийг бий болгоход шаардлагатай байдаг. Зураг 7 (в)-д үзүүлсэн шиг тусгалын өөр нэг хэлбэр нь булангийн тусгал юм.

Зураг 7

6. Линзний антеннууд
Линзийг голчлон тархсан энергийг хүсээгүй цацрагийн чиглэлд тархахаас сэргийлж коллиматжуулахад ашигладаг. Линзний геометрийг зохих ёсоор өөрчилж, зөв материалыг сонгосноор тэдгээр нь янз бүрийн хэлбэрийн тархсан энергийг хавтгай долгион болгон хувиргаж чаддаг. Тэдгээрийг параболик тусгал антенн гэх мэт ихэнх хэрэглээнд, ялангуяа өндөр давтамжтай үед ашиглаж болох бөгөөд хэмжээ, жин нь бага давтамжтай үед маш том болдог. Линзний антеннуудыг барилгын материал эсвэл геометрийн хэлбэрээр нь ангилдаг бөгөөд заримыг нь Зураг 8-д үзүүлэв.