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 kabel of een holle buis (golfgeleider), die wordt gebruikt om elektromagnetische energie van een bron naar een antenne te transporteren, of van een antenne naar een ontvanger. De eerste is een zendantenne en de laatste een ontvangstantenne.antenne.
Figuur 1. Pad voor de overdracht van elektromagnetische energie.
De transmissie van het antennesysteem in de transmissiemodus van Figuur 1 wordt weergegeven door het Thevenin-equivalent zoals getoond in Figuur 2, waarbij de bron wordt voorgesteld 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 samenhangen met de antennestructuur, terwijl Rr de stralingsweerstand van de antenne vertegenwoordigt en de reactantie XA wordt gebruikt om het imaginaire deel van de impedantie weer te geven dat samenhangt met de antennestraling. Onder ideale omstandigheden zou alle energie die door de signaalbron wordt gegenereerd, moeten worden overgedragen aan de stralingsweerstand Rr, die wordt gebruikt om het stralingsvermogen van de antenne weer te geven. In de praktijk treden echter geleidings- en 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. Rekening houdend met de interne impedantie van de bron en de transmissielijn- en reflectieverliezen (mismatch) negerend, wordt het maximale vermogen aan de antenne geleverd bij geconjugeerde aanpassing.
Figuur 2
Door de mismatch tussen de transmissielijn en de antenne wordt de gereflecteerde golf van het grensvlak gesuperponeerd met de invallende golf van de bron naar de antenne, waardoor een staande golf ontstaat. Deze staande golf vertegenwoordigt energieconcentratie en -opslag en is een typisch resonantie-element. Een typisch staand golfpatroon wordt weergegeven door de stippellijn in figuur 2. Als het antennesysteem niet correct is ontworpen, kan de transmissielijn grotendeels fungeren als een energieopslagelement in plaats van een golfgeleider en energieoverdrachtselement.
De verliezen veroorzaakt door de transmissielijn, de antenne en staande golven zijn ongewenst. Lijnverliezen kunnen worden geminimaliseerd door transmissielijnen met lage verliezen te selecteren, terwijl antenneverliezen kunnen worden verminderd door de verliesweerstand, weergegeven door 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) aan te passen aan de karakteristieke impedantie van de lijn.
In draadloze systemen zijn antennes, naast het ontvangen en verzenden van energie, meestal nodig om de uitgestraalde energie in bepaalde richtingen te versterken en in andere richtingen te onderdrukken. Antennes moeten daarom, naast detectie, ook als richtingsgevoelige apparaten worden gebruikt. Antennes kunnen verschillende vormen aannemen om aan specifieke behoeften te voldoen. Het kan een draad, een opening, een patch, een elementenassemblage (array), een reflector, een lens, enzovoort zijn.
In draadloze communicatiesystemen zijn antennes een van de meest cruciale componenten. 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 vlakke antenne, een microgolfantenne met een cirkelvormige of rechthoekige doorsnede die geleidelijk breder wordt aan het uiteinde van de golfgeleider. Het is het meest gebruikte type microgolfantenne. Het stralingsveld wordt bepaald door de grootte van de opening van de hoorn en het type propagatie. 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 constant blijft, zullen de opening en het kwadratische faseverschil toenemen met de toenemende openingshoek van de hoorn, maar de versterking zal niet veranderen met de opening. Om de frequentieband van de hoorn te verbreden, is het noodzakelijk om de reflectie bij de hals en de opening van de hoorn te verminderen; de reflectie zal afnemen naarmate de opening groter wordt. De structuur van de hoornantenne is relatief eenvoudig en het stralingspatroon is ook relatief eenvoudig en gemakkelijk te regelen. Het wordt over het algemeen gebruikt als een antenne met een gemiddelde richting. Parabolische reflectorhoornantennes met een brede bandbreedte, lage zijlobben en een hoog rendement worden vaak gebruikt in microgolfrelaiscommunicatie.
RM-DCPHA105145-20(10,5-14,5GHz)
RM-BDHA1850-20(18-50GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70-2,60 GHz)
2. Microstripantenne
De structuur van een microstripantenne bestaat doorgaans uit een diëlektrisch substraat, een straler en een aardingsvlak. De dikte van het diëlektrische substraat is veel kleiner dan de golflengte. De dunne metaallaag aan de onderkant van het substraat is verbonden met het aardingsvlak, en aan de voorzijde wordt via fotolithografie een dunne metaallaag met een specifieke vorm aangebracht die als straler fungeert. De vorm van de straler kan op verschillende manieren worden aangepast, afhankelijk van de vereisten.
De opkomst van microgolfintegratietechnologie en nieuwe productieprocessen heeft de ontwikkeling van microstripantennes bevorderd. In vergelijking met traditionele antennes zijn microstripantennes niet alleen klein, licht, compact en gemakkelijk aan te passen, maar ook eenvoudig te integreren, goedkoop, geschikt voor massaproductie en hebben ze bovendien het voordeel van uiteenlopende elektrische eigenschappen.
RM-MA424435-22 (4,25-4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
De golfgeleidersleufantenne is een antenne die gebruikmaakt van de sleuven in de golfgeleiderstructuur om straling te genereren. Deze bestaat meestal uit twee parallelle metalen platen die een golfgeleider vormen met een smalle opening ertussen. Wanneer elektromagnetische golven door de opening in de golfgeleider gaan, treedt resonantie op, waardoor een sterk elektromagnetisch veld in de buurt van de opening ontstaat en straling wordt gegenereerd. Dankzij de eenvoudige structuur kan de golfgeleidersleufantenne breedbandige en zeer efficiënte straling bereiken, waardoor deze veelvuldig wordt gebruikt in radar, communicatie, draadloze sensoren en andere toepassingen in de microgolf- en millimetergolfbanden. De voordelen zijn onder andere een hoge stralingsefficiëntie, breedbandkarakteristieken en een goede storingsonderdrukking, waardoor deze antenne populair is bij ingenieurs en onderzoekers.
RM-PA7087-43 (71-86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75-14,5 GHz)
RM-SWA910-22(9-10GHz)
Een biconische antenne is een breedbandantenne met een biconische structuur, die wordt gekenmerkt door een breed frequentiebereik en een hoge stralingsefficiëntie. De twee conische delen van de biconische antenne zijn symmetrisch ten opzichte van elkaar. Dankzij deze structuur kan effectieve straling over een brede frequentieband worden bereikt. De antenne wordt doorgaans gebruikt in toepassingen zoals spectrumanalyse, stralingsmeting en EMC-testen (elektromagnetische compatibiliteit). De antenne heeft een goede impedantieaanpassing en stralingseigenschappen en is geschikt voor toepassingen waarbij meerdere frequenties moeten worden bestreken.
RM-BCA2428-4(24-28GHz)
RM-BCA218-4 (2-18 GHz)
Een spiraalantenne is een breedbandantenne met een spiraalvormige structuur, die wordt gekenmerkt door een breed frequentiebereik en een hoge stralingsefficiëntie. Dankzij de spiraalvormige spoelen bereikt de spiraalantenne polarisatiediversiteit en breedbandstralingseigenschappen, en is geschikt voor radar-, satellietcommunicatie- en draadloze communicatiesystemen.
RM-PSA0756-3 (0,75-6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18GHz)
Ga voor meer informatie over antennes naar:
Geplaatst op: 14 juni 2024
