Эвэртэй антенн нь богино долгионы болон миллиметрийн долгионы инженерчлэлд хамгийн өргөн хэрэглэгддэг чиглэлтэй антеннуудын нэг юм. Тэдгээрийн энгийн механик бүтэц, урьдчилан таамаглах боломжтой цацрагийн шинж чанар, харьцангуй бага ойлт, дунд зэргээс өндөр олшруулалтад хүрэх чадвар нь тэдгээрийг антенны хэмжилт, цахилгаан соронзон долгионы туршилт, радар, холбооны систем, тэжээлийн систем, радио давтамжийн лабораторид үнэ цэнэтэй болгодог.
Эвэртний антенныг үндсэндээ дараах байдлаар авч үзэж болноаажмаар дэлбэрсэн нүхтэй долгион хөтлөгчЦахилгаан соронзон долгионыг долгион хөтлөгчөөс чөлөөт орон зай руу огцом шилжих боломжийг олгохын оронд дэлбэрсэн хэсэг нь илүү аажмаар хувиргалтыг бий болгодог. Энэ нь импедансын тохируулгыг сайжруулахад тусалдаг бөгөөд цахилгаан соронзон энергийг хяналттай цацрагийн туяа руу чиглүүлдэг.
Долгион хөтлүүрийн геометр болон нүхийг өргөжүүлэх чиглэлээс хамааран эвэрт антеннуудыг хэд хэдэн хэлбэрээр зохион бүтээж болно, үүндсалбарын эвэр, пирамид эвэр, конус эвэрАнхны лавлах өгүүлэлд эдгээр гурван тохиргоог эвэрт антенны бүтцийн гол танилцуулга болгон ашигласан болно.
1. Эвэртэй антенн хэрхэн ажилладаг вэ?
Долгион хөтлөгч нь цахилгаан соронзон энергийг дамжуулагч бүтцийн дотор хязгаарладаг. Хөтлөгч долгион нээлттэй төгсгөлд хүрэхэд энергийн нэг хэсэг нь чөлөөт орон зай руу цацрдаг бол нөгөө хэсэг нь долгион хөтлөгч болон чөлөөт орон зайн импедансуудын хоорондох шилжилтийн улмаас тусч болно.
Эвэртний антенн нь долгион хөтлөгчийн хөндлөн огтлолыг нүх рүү аажмаар нэмэгдүүлэх замаар энэ шилжилтийн огцом байдлыг бууруулдаг.
Цахилгаан соронзон долгион нь дэлбэрсэн хэсгээр тархах үед орон нь илүү том нүхээр тэлдэг. Дараа нь нүх нь чөлөөт орон зайд цацруулж, чиглэлтэй цацраг үүсгэдэг.
Тиймээс гал асаах төхөөрөмж нь хоёр чухал зорилгод үйлчилдэг:
- Энэ нь долгион хөтлөгч болон чөлөөт орон зайн хооронд илүү жигд шилжилтийг хангадаг.
- Энэ нь үр дүнтэй цацрагийн диафрагмыг нэмэгдүүлж, чиглүүлэлт болон олшруулалтыг нэмэгдүүлдэг.
Эвэр нь тэгдэг гэдгийг тэмдэглэх нь чухал юмтусгал эсвэл зогсож буй долгионыг бүрэн арилгахгүй байхҮүний оронд зохих ёсоор зохион бүтээсэн эвэр нь ойлтыг бууруулж, сайн импеданс тохируулга хийх боломжтой бөгөөд энэ нь харьцангуй бага VSWR-д ихэвчлэн тусгагдсан байдаг.
Зураг 1. Аажмаар дэлбэрсэн долгион хөтлөх нүхтэй ердийн эвэрт антенн.
2. Эвэртэй антенны ажиллах давтамж
Эвэртэй антеннууд нь нэг түгээмэл давтамжийн хүрээтэй байдаггүй.
Тэдний ажиллах давтамж нь ихэвчлэн дараахь байдлаар тодорхойлогддогдолгион хөтлөгчийн хэмжээс, долгион хөтлөгчийн горим, нүхний геометр, тэжээлийн бүтэц, болон зориулалтын зурвасын өргөн.
Уламжлалт эвэрт антенн нь богино долгионы болон миллиметрийн долгионы давтамжид онцгой түгээмэл байдаг, учир нь долгионы урт багасах тусам долгион хөтлөгчийн хэмжээсүүд практик болдог. Гэсэн хэдий ч тусгайлан зохион бүтээсэн өргөн зурвасын эвэртний бүтэц нь бага давтамжтайгаар ажиллах боломжтой бол нарийн долгион хөтлөгчийн эвэр нь миллиметрийн долгион болон THz-ээс доогуур зурвас руу сайн тархаж чаддаг.
Жишээлбэл, эвэрт антенны загварыг хэдэн зуун мегагерцийн хүрээнээс 100 GHz-ээс хамаагүй дээш давтамжтайгаар олж болно. RF MISO нь одоогоор өргөн зурвасын эвэртийн тохиргоог санал болгож байна.300–750 МГц, мөн конус хэлбэрийн эвэрний антеннуудыг бүрхсэн220–325 GHz, энэ антенны гэр бүлийн практик давтамжийн хүрээ хэр өргөн байж болохыг харуулж байна.
3. Эвэртэй антенны үндсэн төрлүүд
3.1 Салбарын эвэрт антенн
Тэгш өнцөгт долгион хөтлөгчийг зөвхөн нэг хавтгайд асаахад салбарын эвэр үүсдэг.
Хэрэв долгион хөтлөгчийг өргөжүүлсэн болЦахилгаан онгоц, бүтцийг нь ... гэж нэрлэдэгЕ хавтгайн салбарын эвэрХэрэв тэлэлт нь ...-д тохиолдволH хэлбэрийн хавтгай, үүнийг ... гэж нэрлэдэгH хавтгайн салбарын эвэр.
Нүхний хэмжээс зөвхөн нэг хавтгайд нэмэгддэг тул цацрагийн хэлбэржилт нь тухайн харгалзах хавтгайд илүү тод илэрдэг.
3.2 Пирамид эвэртэй антенн
Тэгш өнцөгт долгион хөтлөгчийг Е хавтгай ба H хавтгайн чиглэлд хоёуланг нь асаахад пирамид хэлбэрийн эвэр үүсдэг.
Үүссэн бүтэц нь тайрсан пирамидтай төстэй бөгөөд хоёр хэмжээст нүхний тэлэлтийг хангадаг.
Пирамид хэлбэрийн эвэрнүүдийг өргөнөөр ашигладагстандарт олшруулалтын эвэр болон лавлах антеннуудучир нь тэдгээрийн олшруулалт болон цацрагийн хэв маягийг нарийн тодорхойлж болно.
Жишээлбэл, RF MISO нь олон тооны богино долгионы болон миллиметрийн долгионы зурвасуудад стандарт олшруулалтын эвэрний антеннуудыг санал болгодог. Түүний WR10 стандарт олшруулалтын эвэрний гэр бүлд дараах загварууд багтдаг.75-110 GHz, тодорхойлсон олшруулалт, VSWR, туйлшрал болон цацрагийн өргөний шинж чанаруудтай.
3.3 Конус хэлбэрийн эвэртэй антенн
Конус хэлбэрийн эвэр нь ерөнхийдөө дугуй долгион хөтлөгчийг дугуй нүх рүү аажмаар сунгах замаар үүсдэг.
Тэгш өнцөгт долгион хөтлүүрээс гаралтай пирамид эвэрнээс ялгаатай нь конус эвэр нь эргэлтийн тэгш хэмтэй геометртэй байдаг.
Конус хэлбэрийн эвэрт антеннуудыг богино долгионы, миллиметрийн долгионы, тэжээл болон хэмжилтийн хэрэглээнд түгээмэл ашигладаг. Тэжээлийн бүтэц болон туйлшралын сүлжээнээс хамааран тэдгээр нь илүү нарийн мэргэжлийн туйлшралын тохиргоог дэмжиж чаддаг.
Зураг 2. Эвэрний антенны ердийн тохиргоо: Е хэлбэрийн салбар, H хэлбэрийн салбар, пирамид болон конус хэлбэрийн эвэр.
4. Дөлний өнцөг, диафрагмын хэмжээ болон эвэрний урт
Дууны геометр нь түүний цахилгаан соронзон гүйцэтгэлд шууд нөлөөлдөг.
Гурван чухал дизайны параметрүүд нь:
дөлний өнцөг, нүхний хэмжээ, эвэрний урт.
Илүү том нүх нь ерөнхийдөө илүү өндөр чиглэл, нарийхан цацрагийг хангаж чаддаг боловч зүгээр л дөлний өнцгийг нэмэгдүүлэх нь автоматаар илүү сайн гүйцэтгэлийг бий болгодоггүй.
Хэрэв эвэр нь өгөгдсөн нүхний хэмжээнд хэт богино байвал нүхний дагуу хэт их фазын хэлбэлзэл гарч болзошгүй. Энэ нь нүхний үр ашгийг бууруулж, цацрагийн хэв маягийг доройтуулж болзошгүй.
Үүний эсрэгээр, эвэрийг хэт урт болгох нь гүйцэтгэлийг пропорциональ байдлаар сайжруулахгүйгээр механик хэмжээ, жинг нэмэгдүүлдэг.
Тиймээс эвэрний дизайн нь тэнцвэрийг хадгалахыг шаарддаг:
- Диафрагмын хэмжээ
- Дөлний өнцөг
- Урт
- Фазын алдаа
- Олз
- Цацрагийн өргөн
- Механик хэмжээсүүд
5. Цацрагийн хэв маяг ба цацрагийн шинж чанар
Эвэртэй антеннууд нь ерөнхийдөө чиглэлтэй радиаторууд юм.
Цахилгаан соронзон энерги нь голчлон нүхээр урагш чиглэлд төвлөрч, хажуугийн дэлбээтэй хамт тодорхой тодорхойлогдсон гол цацраг үүсгэдэг.
Цацрагийн хэв маягийн хоёр зүсэлт онцгой чухал юм:
- Е хавтгайн цацрагийн хэв маяг
- H хавтгайн цацрагийн хэв маяг
нь3 дБ цацрагийн өргөнцацрагийн чадал нь хамгийн их утгаасаа 3 дБ-ээр доогуур унадаг хоёр цэгийн хоорондох гол цацрагийн өнцгийн өргөнийг тодорхойлоход түгээмэл хэрэглэгддэг.
Ерөнхийдөө долгионы урттай харьцуулахад үр дүнтэй диафрагмыг нэмэгдүүлэх нь чиглүүлэлтийг нэмэгдүүлж, цацрагийг нарийсгах хандлагатай байдаг.
Энэ хамаарлыг практик миллиметрийн долгионы эвэрт антеннуудад ажиглаж болно. Жишээлбэл, RF MISO-ийн 75–110 GHz стандарт олшруулалтын эвэртүүд нь олшруулалтын болон VSWR өгөгдөлтэй хамт E-хавтгай болон H-хавтгайн цацрагийн өргөний шинж чанарыг тодорхойлдог.
Зураг 3. Эвэрний нүхээр дамжин цахилгаан соронзон долгионы тэлэлт ба цацрагийн дүрслэл.
6. Эвэртэй антенны давуу талууд
Эвэртэй антенн нь RF болон богино долгионы системд хэд хэдэн давуу талтай:
Сайн чиглүүлэлт
Томруулсан нүх нь цацрагийг урагш чиглэлд төвлөрүүлдэг.
Урьдчилан таамаглах боломжтой цацрагийн шинж чанарууд
Сайн зохион бүтээсэн эвэрт антенн нь тогтвортой, сайн тодорхойлогдсон E хавтгай ба H хавтгайн хэв маягийг хангаж чаддаг.
Сайн импеданс тааруулалт
Долгион хөтлөгчөөс чөлөөт орон зай руу аажмаар шилжих нь ойлтыг бууруулж, VSWR-ийн бага түвшинг дэмжиж чадна.
Дунд зэргээс өндөр ашиг
Өөр өөр диафрагмын хэмжээ болон эвэрний уртыг өөр өөр олшруулалтын түвшинг хангахын тулд зохион бүтээж болно.
Харьцангуй энгийн бүтэцтэй
Олон тооны нарийн төвөгтэй өндөр давтамжийн антенны архитектуртай харьцуулахад уламжлалт эвэр нь механик хувьд энгийн бөгөөд бат бөх байдаг.
Өндөр давтамжийн хэмжилтэд тохиромжтой
Тэдний долгион хөтлүүрт суурилсан архитектур нь эвэрт антеннуудыг богино долгионы болон миллиметрийн долгионы хэмжилтийн системд онцгой үнэ цэнэтэй болгодог.
7. Дизайныг анхаарах зүйлс ба хязгаарлалтууд
Мөн эвэрт антенн нь хэд хэдэн инженерийн буулт хийхийг шаарддаг.
Илүү өндөр ашиг нь ерөнхийдөө илүү том цахилгаан нүх шаарддаг бөгөөд энэ нь антенны физик хэмжээсийг нэмэгдүүлж болзошгүй юм.
Нүхний дагуух фазын тархалтыг хүлээн зөвшөөрөхүйц байлгахын тулд нүхний хэмжээ, эвэрний урт болон дөлний өнцгийн хоорондын хамаарлыг сайтар хянаж байх ёстой.
Маш өндөр давтамжтай үед боловсруулалтын нарийвчлал, гадаргуугийн чанар, долгион хөтлөгчийн хэмжээс болон фланцын тохируулга нь улам бүр чухал болж байна, учир нь харьцангуй бага механик алдаа ч гэсэн долгионы уртын мэдэгдэхүйц хэсгийг илэрхийлж чаддаг.
Тиймээс инженерүүд зөвхөн олшруулалт болон давтамжийн хүрээг үнэлэхээс гадна дараахь зүйлийг үнэлэх хэрэгтэй.
VSWR, туйлшрал, хөндлөн туйлшралын гүйцэтгэл, цацрагийн өргөн, хажуугийн дэлбээний түвшин, RF интерфэйс, цахилгаан зохицуулалт болон механик хүлцэл.
8. Эвэртэй антенны хэрэглээ
Чиглэлийн цацраг туяа, тогтвортой шинж чанар, долгион хөтлүүрийн системтэй нийцтэй байдлаас шалтгаалан эвэрт антеннуудыг дараахь зүйлд өргөн ашигладаг.
- Антенны олшруулалтын хэмжилт
- Цацрагийн хэв маягийн хэмжилт
- EMC болон EMI туршилт
- Радарын системүүд
- Бичил долгионы болон миллиметрийн долгионы холбоо
- Хиймэл дагуулын антенны туршилт
- Чиглэл олох болон хянах
- Анехой камерын хэмжилт
- Тусгал антенны тэжээл
- Радио давтамжийн судалгаа болон лабораторийн системүүд
- Тохируулга ба лавлах антенны хэрэглээ
Өргөн зурвасын эвэрний загвар нь хэмжилт болон хяналтын системд өргөн зурвасын өргөнийг өгч чаддаг. Жишээлбэл, RF MISO-ийн 18–40 GHz өргөн зурвасын эвэрний антеннуудыг богино долгионы туршилт, антенны хэмжилт, хиймэл дагуулын антенны туршилт, чиглэл олох, хяналт болон EMC-тэй холбоотой хэмжилт зэрэг хэрэглээнд зориулагдсан.
Дүгнэлт
Эвэртний антенн нь аажмаар тэлж буй долгион хөтлөх нүхээр дамжуулан чиглүүлэгч цахилгаан соронзон долгионыг чиглэлтэй чөлөөт орон зайн цацраг болгон хувиргадаг.
Үүний хослолсайн импедансын тохируулга, чиглэлтэй цацраг, урьдчилан таамаглах боломжтой цацрагийн шинж чанар, ашигтай олз болон харьцангуй энгийн бүтэцнь эвэр бүрээг богино долгионы болон миллиметрийн долгионы инженерчлэлийн хамгийн чухал антенны бүтцийн нэг болгосон.
Салбар болон пирамид хэлбэрийн эвэрнээс эхлээд конус болон өргөн зурвасын загвар хүртэл янз бүрийн бүтцийг тодорхой давтамжийн хүрээ, туйлшралын шаардлага, олшруулалтын түвшин болон хэмжилтийн орчинд тохируулан оновчтой болгож болно.
Эвэртний антенн сонгож буй инженерүүдийн хувьд давтамжийн хүрээ нь зөвхөн эхлэх цэг юм. Өсгөх, VSWR, цацрагийн өргөн, туйлшрал, долгион хөтлөгч эсвэл коаксиаль интерфейс, цахилгаан зохицуулалт болон механик хэмжээсүүдийг бүгдийг нь RF системийн бүрэн шаардлагын дагуу үнэлэх ёстой.
Нийтэлсэн цаг: 2026 оны 8-р сарын 21
