1. Inleiding tot antennes
Een antenne is een overgangsstructuur tussen de vrije ruimte en een transmissielijn, zoals weergegeven in figuur 1. De transmissielijn kan de vorm hebben van een coaxiale lijn of een holle buis (golfgeleider), die wordt gebruikt om elektromagnetische energie van een bron naar een antenne of van een antenne naar een ontvanger over te brengen. De eerste is een zendantenne en de laatste een ontvangstantenne.antenne.
Figuur 1 Transmissiepad van elektromagnetische energie
De transmissie van het antennesysteem in de transmissiemodus van figuur 1 wordt weergegeven door het Thévenin-equivalent zoals weergegeven in figuur 2. De bron wordt weergegeven door een ideale signaalgenerator, de transmissielijn door een lijn met karakteristieke impedantie Zc en de antenne door een belasting ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. De belastingsweerstand RL vertegenwoordigt de geleidings- en diëlektrische verliezen die verband houden met de antennestructuur, terwijl Rr de stralingsweerstand van de antenne vertegenwoordigt en de reactantie XA wordt gebruikt om het imaginaire deel van de impedantie die verband houdt met de antennestraling weer te geven. Onder ideale omstandigheden zou alle door de signaalbron gegenereerde energie moeten worden overgedragen aan de stralingsweerstand Rr, die wordt gebruikt om het stralingsvermogen van de antenne weer te geven. In praktische toepassingen treden echter geleider-diëlektrische verliezen op als gevolg van de eigenschappen van de transmissielijn en de antenne, evenals verliezen veroorzaakt door reflectie (mismatch) tussen de transmissielijn en de antenne. Wanneer rekening wordt gehouden met de interne impedantie van de bron en de verliezen door de transmissielijn en reflectie (mismatch) buiten beschouwing worden gelaten, wordt bij conjugate matching het maximale vermogen aan de antenne geleverd.
Figuur 2
Door de mismatch tussen de transmissielijn en de antenne wordt de gereflecteerde golf van de interface gesuperponeerd met de invallende golf van de bron naar de antenne. Hierdoor ontstaat een staande golf, die staat voor energieconcentratie en -opslag en een typisch resonantie-element is. Een typisch staand golfpatroon wordt weergegeven door de stippellijn in figuur 2. Als het antennesysteem niet goed is ontworpen, kan de transmissielijn grotendeels fungeren als een energieopslagelement in plaats van een golfgeleider en energietransmissie-apparaat.
De verliezen veroorzaakt door de transmissielijn, antenne en staande golven zijn ongewenst. Lijnverliezen kunnen worden geminimaliseerd door transmissielijnen met een laag verlies te selecteren, terwijl antenneverliezen kunnen worden verminderd door de verliesweerstand (RL in figuur 2) te verlagen. Staande golven kunnen worden verminderd en energieopslag in de lijn kan worden geminimaliseerd door de impedantie van de antenne (belasting) af te stemmen op de karakteristieke impedantie van de lijn.
In draadloze systemen zijn antennes, naast het ontvangen of verzenden van energie, meestal nodig om de uitgestraalde energie in bepaalde richtingen te versterken en de uitgestraalde energie in andere richtingen te onderdrukken. Daarom moeten antennes, naast detectieapparatuur, ook als richtingsapparatuur worden gebruikt. Antennes kunnen verschillende vormen hebben om aan specifieke behoeften te voldoen. Het kan gaan om een draad, een opening, een patch, een elementsamenstelling (array), een reflector, een lens, enzovoort.
Antennes zijn een van de meest cruciale componenten in draadloze communicatiesystemen. Een goed antenneontwerp kan de systeemvereisten verlagen en de algehele systeemprestaties verbeteren. Een klassiek voorbeeld is televisie, waar de ontvangst van uitzendingen kan worden verbeterd door het gebruik van hoogwaardige antennes. Antennes zijn voor communicatiesystemen wat ogen zijn voor mensen.
2. Antenneclassificatie
De hoornantenne is een planaire antenne, een microgolfantenne met een ronde of rechthoekige doorsnede die geleidelijk openloopt aan het einde van de golfgeleider. Het is het meest gebruikte type microgolfantenne. Het stralingsveld wordt bepaald door de grootte van de hoornopening en het propagatietype. De invloed van de hoornwand op de straling kan worden berekend met behulp van het principe van geometrische diffractie. Als de lengte van de hoorn onveranderd blijft, zullen de openingshoek en het kwadratische faseverschil toenemen met de toename van de openingshoek van de hoorn, maar de versterking zal niet veranderen met de openingshoek. Als de frequentieband van de hoorn moet worden vergroot, is het noodzakelijk om de reflectie aan de hals en de opening van de hoorn te verminderen; de reflectie zal afnemen naarmate de openingshoek toeneemt. De structuur van de hoornantenne is relatief eenvoudig en het stralingspatroon is ook relatief eenvoudig en gemakkelijk te regelen. De antenne wordt over het algemeen gebruikt als een middelgrote richtantenne. Parabolische reflectorhoornantennes met een brede bandbreedte, lage zijlobben en een hoge efficiëntie worden vaak gebruikt in microgolfrelaiscommunicatie.
RM-DCPHA105145-20 (10,5-14,5 GHz)
RM-BDHA1850-20 (18-50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Microstripantenne
De structuur van een microstripantenne bestaat doorgaans uit een diëlektrisch substraat, een radiator en een aardvlak. De dikte van het diëlektrische substraat is veel kleiner dan de golflengte. De dunne metalen laag aan de onderkant van het substraat is verbonden met het aardvlak, en de dunne metalen laag met een specifieke vorm wordt aan de voorkant door middel van fotolithografie aangebracht als radiator. De vorm van de radiator kan op vele manieren worden aangepast, afhankelijk van de vereisten.
De opkomst van microgolfintegratietechnologie en nieuwe productieprocessen heeft de ontwikkeling van microstripantennes bevorderd. Vergeleken met traditionele antennes zijn microstripantennes niet alleen klein van formaat, licht van gewicht, laag in profiel en eenvoudig aan te passen, maar ook eenvoudig te integreren, goedkoop en geschikt voor massaproductie. Bovendien bieden ze voordelen zoals gevarieerde elektrische eigenschappen.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
De golfgeleider-sleufantenne is een antenne die de sleuven in de golfgeleiderstructuur gebruikt om straling te genereren. Deze antenne bestaat meestal uit twee parallelle metalen platen die een golfgeleider vormen met een smalle opening tussen de twee platen. Wanneer elektromagnetische golven door de opening van de golfgeleider gaan, treedt er een resonantieverschijnsel op, waardoor een sterk elektromagnetisch veld nabij de opening wordt gegenereerd dat straling genereert. Dankzij de eenvoudige structuur kan de golfgeleider-sleufantenne breedbandige en zeer efficiënte straling genereren, waardoor deze veel wordt gebruikt in radar, communicatie, draadloze sensoren en andere gebieden in microgolf- en millimetergolfbanden. De voordelen zijn onder andere een hoge stralingsefficiëntie, breedbandige eigenschappen en een goede anti-interferentiecapaciteit, waardoor deze antenne de voorkeur geniet van ingenieurs en onderzoekers.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
Biconische antenne is een breedbandantenne met een biconische structuur, die wordt gekenmerkt door een brede frequentierespons en een hoge stralingsefficiëntie. De twee conische delen van de biconische antenne zijn symmetrisch ten opzichte van elkaar. Dankzij deze structuur kan effectieve straling in een brede frequentieband worden bereikt. De antenne wordt doorgaans gebruikt in sectoren zoals spectrumanalyse, stralingsmeting en EMC-tests (elektromagnetische compatibiliteit). De antenne heeft een goede impedantieaanpassing en stralingseigenschappen en is geschikt voor toepassingsscenario's die meerdere frequenties moeten bestrijken.
RM-BCA2428-4(24-28GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
Een spiraalantenne is een breedbandantenne met een spiraalstructuur, die wordt gekenmerkt door een brede frequentierespons en een hoge stralingsefficiëntie. De spiraalantenne bereikt polarisatiediversiteit en breedbandige stralingseigenschappen door de structuur van spiraalvormige spoelen en is geschikt voor radar-, satellietcommunicatie- en draadloze communicatiesystemen.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
Voor meer informatie over antennes kunt u terecht op:
Plaatsingstijd: 14 juni 2024
