Objektivová anténa: Konstrukce, funkce, typy a její aplikace

Anténa je kovové přenosové zařízení, které vysílá a přijímá rádiové elektromagnetické vlny mezi elektrickým obvodem a prostorem. Tato zařízení jsou k dispozici v různých velikostech a tvarech, kde malé antény najdete na střeše používané ke sledování televize a velké antény se používají k zachycení signálů miliony kilometrů od satelitů. Existují různé typy antén je k dispozici tam, kde je každá anténa navržena hlavně pro vysílání a příjem signálů v určitém rozsahu frekvencí na základě jejího tvaru a velikosti, jako je drát, dipól, smyčka, krátký dipól, clona, ​​monopól, čočka, štěrbina, klakson atd. Tento článek pojednává přehled jednoho z typů antén a to – čočková anténa a jeho práce s aplikacemi.

Co je to anténa objektivu?

Trojrozměrné elektromagnetické zařízení, které se používá hlavně pro aplikace s vyšší frekvencí, je známé jako čočková anténa. Tato anténa obsahuje elektromagnetickou čočku s napájením a je podobná skleněné čočce, která se používá v optické oblasti. Tato anténa využívá zakřivený povrch pro vysílání i příjem. Tyto antény jsou vyrobeny ze skla, všude tam, kde jsou sledovány vlastnosti konvergujících i divergentních čoček. Frekvenční rozsah antény objektivu se pohybuje od 1000 MHz do 3000 MHz.

The funkce čočkové antény je generovat rovinnou vlnoplochu ze sférického osvětlení s řídicí aperturou, kolimovat elektromagnetické paprsky, tvoří přední stranu přicházející vlny v jejím ohnisku a vytváří směrové charakteristiky.

Konstrukce antény objektivu

Objektivová anténa je určena hlavně pro vysílání a příjem signálů v mikrovlnném frekvenčním rozsahu. Pokud vezmeme v úvahu konvergující typ optické čočky je přítomen ve specifické poloze a zdroj energie je přítomen v ohnisku, které produkuje energii ve vzdálenosti ohniskové vzdálenosti podél osy optické čočky v režimu přenosu.

Všichni bychom si měli být vědomi toho, že z optického hlediska, když světlo dopadne na vnější stranu čočky, pak se v důsledku lomu kroutí. Zde způsob kroucení světelné energie závisí především na materiálu a křivce, ze které je čočka vyrobena.

Výsledkem je, že kdykoli je napájecí anténa, jako je dipólová nebo rohová anténa, přítomna v ohnisku, které je k dispozici na levé straně čočky, vznikající sférická vlnoplocha ze zdroje, která se odchyluje od přírody, může dopadat z povrchu antény.

Jakmile jím tedy paprsky po dopadu projdou, odchylující se paprsky se kolimují kvůli lomu a změní se na ploché vlnoplochy. Tak jsou rovnoběžné paprsky dosaženy na pravé straně optické čočky. Takto je přenášen signál antény s napájecím prvkem. Podobně, pokud je tato anténa vyrobena z dielektrického materiálu, pak jsou RF elektromagnetické signály kolimovány stejným způsobem a dále jsou přenášeny.

Nyní zvažte následující anténu v režimu příjmu. V tomto režimu budou paralelní paprsky dopadat na povrch konvergující čočky, v ohnisku na levé straně čočky se sbíhá kvůli mechanismu lomu. Tento proces se tedy použije, jakmile je použit pro režim příjmu.

Zde je třeba poznamenat, že pro dosažení lepších zaostřovacích vlastností na rádiové frekvenci musí mít médium index lomu nižší než jedna. Takže to vede k vytvoření rovných vlnoploch, i když je index lomu materiálu nízký/vysoký.

Anténa objektivu funkční

Anténa čočky funguje stejně jako optická čočka. V materiálu čočky mají mikrovlnné signály jinou fázovou rychlost než ve vzduchu, takže měnící se tloušťka čočky jednoduše zpožďuje mikrovlnné signály procházející skrz čočku v různém množství, směru vln a změně tvaru čela vlny.

Tato anténa využívá vlastnosti konvergence a divergence čočky k vysílání i příjmu signálů. Tyto typy antén zahrnují dipólovou/hornou anténu s čočkou. Zde velikost čočky závisí hlavně na pracovní frekvenci, takže když je pracovní frekvence vyšší, čočka je menší. Takže při vysokých frekvencích se tyto antény používají, protože při nižších frekvencích mohou být poněkud objemné.

V parabolický odraz r, viděli jsme, že vyzařovaná energie z napájecího prvku v ohnisku reflektoru dosáhne jeho povrchu a poté změní sféricky vyzařované mikrovlny na rovinné vlny. Takže zvyšuje směrovost.

Stejným způsobem v případě čočkové antény funguje bodový zdroj jako přívod, který produkuje mikrovlnnou energii na povrch optické čočky. Takže tento optický povrch pohání vyzařované sférické vlnoplochy, aby se změnily na kolimované.

Zde je pozoruhodné, že kolimační čočka je vyrobena z dielektrického materiálu, který má konečnou hodnotu dielektrické konstanty. Ty však mohou být také vyrobeny z materiálů, které vykazují pod jednotnou indexu lomu na RF.

Typy objektivových antén

Existují dva typy čočkové antény se zpožděním čočky a antény s rychlou čočkou, které jsou popsány níže.

Anténa se zpožděním objektivu

Zpožděnou čočku nebo anténu čočky s pomalými vlnami lze definovat jako anténu, která způsobuje zpomalení čela postupujících vln kvůli médiu čočky. Někdy se těmto typům antén také říká dielektrické čočky. Znázornění působení dielektrické čočky antény je uvedeno níže.

U tohoto typu antény se rádiové vlny pohybují v médiu čočky velmi pomalu než ve volném prostoru, index lomu je větší než jedna. Délka dráhy se tedy zvětšuje průchodem skrz médium čočky.

To je stejné jako působení běžné optické čočky na světlo. Vzhledem k tomu, že pevné části čočky zvyšují délku dráhy, konvergující čočka, jako je konvexní čočka, zaostřuje rádiové vlny a divergující čočka, jako je konkávní čočka, rozptyluje rádiové vlny jako u běžných čoček. Tyto čočky jsou vyrobeny z dielektrických materiálů a deskových struktur H-plane.

Anténa se zpožděnou čočkou je klasifikována do dvou typů podle typu dielektrického materiálu použitého pro konstrukci: kovová dielektrická čočka a nekovová dielektrická čočka.

Rychlá čočková anténa

U rychlé čočky nebo antény s čočkou s rychlými vlnami se rádiové vlny pohybují v médiu čočky mnohem rychleji než ve volném prostoru, takže index lomu je nižší než jedna, takže délka optické dráhy se zkracuje průchodem médiem čočky. . Někdy je tato anténa známá také jako kovová anténa E-plane.

Tento typ antény nemá v běžných optických materiálech žádný analog, takže k němu dochází kvůli fázové rychlosti rádiových vln ve vlnovodech, která je vyšší než rychlost světla. Protože pevné části čočky zkracují délku dráhy, konvergující čočka jako konkávní čočka zaostřuje rádiové vlny a divergující čočka jako konvexní čočka je opakem běžných optických čoček. Tyto čočky jsou vyrobeny s deskovými strukturami E-plane a metamateriály s negativním indexem.

Výhody a nevýhody

The výhody čočkové antény zahrnout následující.

• Má úzkou šířku paprsku, nízkou teplotu šumu, vysoký zisk a nízké boční laloky.
• Konstrukce těchto antén je kompaktnější.
• Ty mají nižší hmotnost ve srovnání s parabolickými reflektory a klaksonovými anténami.
• Má lepší konstrukční toleranci.
• Podpěra posuvu a posuvu v této anténě nebrání otvoru.
• Paprsek lze úhlově posouvat vzhledem k ose.
• Poskytuje větší flexibilitu v rámci konstrukční tolerance, takže je možné dosáhnout kroucení v rámci této antény.
• Používá se pro extrémně vysokofrekvenční aplikace.

The nevýhody čočkových antén zahrnout následující.

• Čočky jsou objemné zejména na nižších frekvencích.
• Složitost v rámci designu.
• Jsou drahé pro stejné specifikace ve srovnání s reflektory.

Aplikace

The aplikace čočkových antén zahrnout následující.

• Jsou vhodné pro frekvence nad 3 GHz.
• Používá se jako širokopásmová anténa.
• Ty se používají hlavně pro mikrovlnné frekvenční aplikace.
• Konvergující vlastnosti této antény lze využít k vývoji široké škály antén nazývaných parabolické reflektorové antény, takže jsou široce používány v satelitní komunikaci.
• Ty se používají jako kolimační prvky v mikrovlnných systémech s vysokým ziskem, jako jsou radioteleskopy, milimetrové vlny radar a satelitní antény.

Tedy, toto je přehled čočkových antén – práce s aplikacemi. Tyto antény přišly hlavně proto, aby poskytly řešení majitelům a provozovatelům míst tím, že poskytují lepší mobilní připojení, které se snadněji nasazuje a je levnější. Zde je pro vás otázka, co je to rohová anténa?