Lenčna antena: zasnova, delovanje, vrste in njena uporaba

Antena je kovinska oddajna naprava, ki oddaja in sprejema radijske elektromagnetne valove med električnim tokokrogom in prostorom. Te naprave so na voljo v različnih velikostih in oblikah, kjer lahko majhne antene najdete na vaši strehi in se uporabljajo za gledanje televizije, velike antene pa se uporabljajo za zajemanje signalov milijone kilometrov stran od satelitov. obstajajo različne vrste anten je na voljo, kjer je vsaka antena zasnovana predvsem za oddajanje in sprejemanje signalov v določenem frekvenčnem območju glede na njeno obliko in velikost, kot so žica, dipol, zanka, kratki dipol, zaslonka, monopol, leča, reža, rog itd. Ta članek obravnava pregled ene izmed vrst anten in sicer – objektivna antena in njegovo delo z aplikacijami.

Kaj je Lens Antena?

Tridimenzionalna elektromagnetna naprava, ki se uporablja predvsem za visokofrekvenčne aplikacije, je znana kot lečna antena. Ta antena vključuje elektromagnetno lečo z dovodom in je podobna stekleni leči, ki se uporablja v optični domeni. Ta antena uporablja ukrivljeno površino za prenos in sprejem. Te antene so izdelane iz stekla, kjer se upoštevajo lastnosti konvergentne in divergentne leče. Frekvenčni razpon antene objektiva je od 1000 MHz do 3000 MHz.

The funkcijo antene leče je ustvariti ravno valovno fronto iz sferične, nadzorne osvetlitve zaslonke, kolimirati elektromagnetne žarke, oblikovati sprednjo stran vhodnega vala v njegovem žarišču in ustvariti smerne karakteristike.

Zasnova antene leče

Lenčna antena je zasnovana predvsem za oddajanje in sprejemanje signalov znotraj mikrovalovnega frekvenčnega območja. Če upoštevamo, da je konvergentna optična leča prisotna na določenem položaju in je vir energije prisoten v goriščni točki, ki proizvaja energijo na razdalji goriščne razdalje vzdolž osi optične leče v oddajnem načinu.

Vsi se moramo zavedati, da z optičnega vidika, ko svetloba pade na zunanjo stran leče, se zaradi loma zvije. Tukaj je način zvijanja svetlobne energije v glavnem odvisen od materiala in krivulje, iz katere je izdelana leča.

Posledično, kadarkoli je napajalna antena, kot je dipolna ali rogova antena, prisotna v žarišču, ki je na voljo na levi strani leče, lahko nastajajoča sferična valovna fronta iz vira, ki odstopa od narave, vpada s površine antene.

Torej, ko žarki stečejo skozenj po vpadu, se odstopajoči žarki kolimirajo zaradi loma in se spremenijo v ravne valovne fronte. Tako se vzporedni žarki dosežejo na desni strani optične leče. Na ta način se prenaša signal antene z dovodnim elementom. Podobno, če je ta antena narejena iz dielektričnega materiala, se RF elektromagnetni signali kolimirajo na enak način in se naprej prenašajo.

Zdaj razmislite o naslednji anteni v načinu sprejema. V tem načinu bodo vzporedni žarki vpadali na površino konvergentne leče, v gorišču na levi strani leče se zbliža zaradi lomnega mehanizma. Torej se ta postopek uporabi, ko se uporabi za sprejemni način.

Pri tem je treba opozoriti, da mora imeti medij lomni količnik pod enoto, če želimo doseči boljše lastnosti ostrenja pri radijski frekvenci. To torej vodi do ravnih valovnih front, tudi ko je lomni količnik materiala nizek/visok.

Antena objektiva deluje

Antena leče deluje enako kot optična leča. V materialu za leče imajo mikrovalovni signali drugačno fazno hitrost kot v zraku, zato spreminjanje debeline leče preprosto zakasni mikrovalovne signale, ki se prenašajo skozi njo v različnih količinah, smer valov in spreminjanje oblike valovne fronte.

Ta antena uporablja lastnosti konvergence in divergence leče za oddajanje in sprejemanje signalov. Te vrste anten vključujejo dipolno/rogovo anteno z lečo. Tukaj je velikost leče v glavnem odvisna od delovne frekvence, tako da, ko je delovna frekvenca višja, je leča manjša. Pri visokih frekvencah se torej uporabljajo te antene, ker so pri nižjih frekvencah lahko nekoliko zajetne.

V parabolični reflektor r, videli smo, da energija, ki jo oddaja dovodni element v žarišču reflektorja, doseže njegovo površino, nato spremeni mikrovalove, ki se sferično sevajo v ravne valove. Tako poveča usmerjenost.

Na enak način v primeru lečne antene točkovni vir deluje kot vir, ki proizvaja mikrovalovno energijo na površino optične leče. Torej ta optična površina poganja sevane sferične valovne fronte, da se spremenijo v kolimirane.

Tukaj je opazno, da je kolimatorska leča izdelana iz dielektričnega materiala, ki ima končno vrednost dielektrične konstante. Vendar pa jih je mogoče izdelati tudi z materiali, ki kažejo lomni količnik pri RF pod enoto.

Vrste anten z lečo

Obstajata dve vrsti antene z lečo z zakasnitvijo in antene s hitro lečo, ki sta obravnavani spodaj.

Antena leče z zakasnitvijo

Anteno z lečo za zakasnitev ali lečo z počasnimi valovi je mogoče opredeliti kot anteno, ki povzroča zastoj v čelnih valovih potujočega valovanja zaradi medija leče. Včasih se te vrste anten imenujejo tudi dielektrične leče. Spodaj je prikazano delovanje dielektrične leče antene.

Pri tej vrsti antene se radijski valovi v mediju leče premikajo zelo počasi kot v prostem prostoru, lomni količnik je večji od ena. Tako se dolžina poti poveča s prehodom skozi medij leče.

To je enako delovanju običajne optične leče na svetlobo. Ker trdni deli leče povečajo dolžino poti, konvergentna leča, kot je konveksna leča, fokusira radijske valove, divergentna leča, kot je konkavna leča, razprši radijske valove kot pri običajnih lečah. Te leče so izdelane iz dielektričnih materialov in ploščate strukture v ravnini H.

Antena z lečo z zakasnitvijo je razvrščena v dve vrsti glede na vrsto dielektričnega materiala, uporabljenega za konstrukcijo: kovinsko dielektrično lečo in nekovinsko dielektrično lečo.

Antena s hitrimi objektivi

Pri hitri leči ali anteni s hitro valovno lečo se radijski valovi premikajo zelo hitreje v mediju leče v primerjavi s prostim prostorom, zato je lomni količnik nižji od ena, zato se dolžina optične poti zmanjša s prehodom skozi medij leče . Včasih je ta antena znana tudi kot antena iz kovinske plošče E-ravnina.

Ta vrsta antene nima analogov v običajnih optičnih materialih, zato se pojavi zaradi fazne hitrosti radijskih valov v valovodih, ki je večja od hitrosti svetlobe. Ker trdni deli leče skrajšajo dolžino poti, konvergentna leča, kot je konkavna leča, fokusira radijske valove, divergentna leča, kot je konveksna leča, pa je v nasprotju z običajnimi optičnimi lečami. Te leče so izdelane s ploščastimi strukturami ravnine E in metamateriali z negativnim indeksom.

Prednosti in slabosti

The prednosti lečne antene vključujejo naslednje.

• Ima ozko širino žarka, nizko šumno temperaturo, visoko ojačanje in nizke stranske režnjeve.
• Struktura teh anten je bolj kompaktna.
• Te so manjše v primerjavi s paraboličnimi reflektorji in antenami.
• Ima boljšo oblikovno toleranco.
• Podpora za dovod in dovod v tej anteni ne ovira odprtine.
• Žarek je mogoče premakniti pod kotom glede na os.
• Zagotavlja večjo prilagodljivost znotraj konstrukcijske tolerance, zato je zvijanje znotraj te antene dosegljivo.
• Uporablja se za izjemno visokofrekvenčne aplikacije.

The slabosti lečastih anten vključujejo naslednje.

• Leče so zajetne predvsem pri nižjih frekvencah.
• Kompleksnost znotraj dizajna.
• Ti so dragi za enake specifikacije kot reflektorji.

Aplikacije

The aplikacije leč anten vključujejo naslednje.

• Ti so primerni za frekvenco nad 3 GHz.
• Uporablja se kot širokopasovna antena.
• Uporabljajo se predvsem za aplikacije z mikrovalovno frekvenco.
• Konvergentne lastnosti te antene je mogoče uporabiti za razvoj širokega spektra anten, imenovanih parabolične reflektorske antene, zato se te v veliki meri uporabljajo v satelitskih komunikacijah.
• Ti se uporabljajo kot kolimacijski elementi v mikrovalovnih sistemih z visokim ojačenjem, kot so radijski teleskopi, milimetrski valovi. radar & satelitske antene.

Torej, to je pregled lečastih anten – delo z aplikacijami. Te antene so v glavnem prišle kot rešitev za lastnike in operaterje prizorišč z zagotavljanjem boljše mobilne povezljivosti, ki je enostavnejša za namestitev in cenejša. Tukaj je vprašanje za vas, kaj je rožna antena?