Նորություններ - Որոշ տարածված անտենաների ներկայացում և դասակարգում

1. Անտենաների ներածություն
Անտենան անցումային կառուցվածք է ազատ տարածության և փոխանցման գծի միջև, ինչպես ցույց է տրված նկար 1-ում: Հաղորդման գիծը կարող է լինել կոաքսիալ գծի կամ խոռոչ խողովակի (ալիքատարի) տեսքով, որն օգտագործվում է էլեկտրամագնիսական էներգիան աղբյուրից անտենա կամ անտենայից ընդունիչ փոխանցելու համար: Առաջինը փոխանցող անտենա է, իսկ երկրորդը՝ ընդունող անտենա:

Նկար 1. Էլեկտրամագնիսական էներգիայի փոխանցման ուղի (աղբյուր-փոխանցման գիծ-անտենա-ազատ տարածություն)

Նկար 1-ում ներկայացված փոխանցման ռեժիմում անտենային համակարգի փոխանցումը ներկայացված է Թևենինի համարժեքով, ինչպես ցույց է տրված Նկար 2-ում, որտեղ աղբյուրը ներկայացված է իդեալական ազդանշանի գեներատորով, փոխանցման գիծը՝ Zc բնութագրական իմպեդանսով գծով, իսկ անտենան՝ ZA բեռով [ZA = (RL + Rr) + jXA]: Բեռի դիմադրությունը RL ներկայացնում է անտենայի կառուցվածքի հետ կապված հաղորդականության և դիէլեկտրիկ կորուստները, մինչդեռ Rr-ը ներկայացնում է անտենայի ճառագայթման դիմադրությունը, իսկ ռեակտանսը XA օգտագործվում է անտենայի ճառագայթման հետ կապված իմպեդանսի կեղծ մասը ներկայացնելու համար: Իդեալական պայմաններում ազդանշանի աղբյուրի կողմից առաջացած ամբողջ էներգիան պետք է փոխանցվի Rr ճառագայթման դիմադրությանը, որն օգտագործվում է անտենայի ճառագայթման կարողությունը ներկայացնելու համար: Այնուամենայնիվ, գործնական կիրառություններում կան հաղորդիչ-դիէլեկտրիկ կորուստներ՝ փոխանցման գծի և անտենայի բնութագրերի պատճառով, ինչպես նաև կորուստներ՝ փոխանցման գծի և անտենայի միջև անդրադարձման (անհամապատասխանության) պատճառով: Հաշվի առնելով աղբյուրի ներքին իմպեդանսը և անտեսելով փոխանցման գծի և անդրադարձման (անհամապատասխանության) կորուստները, անտենային տրամադրվում է առավելագույն հզորություն՝ կոնյուգացված համապատասխանեցման դեպքում:

Նկար 2

Հաղորդման գծի և անտենայի միջև անհամապատասխանության պատճառով, միջերեսից անդրադարձած ալիքը վերադրվում է աղբյուրից դեպի անտենա եկող ընկնող ալիքի վրա՝ ձևավորելով կանգնած ալիք, որը ներկայացնում է էներգիայի կենտրոնացում և կուտակում և բնորոշ ռեզոնանսային սարք է: Կանգնած ալիքի բնորոշ պատկերը ցույց է տրված կետավոր գծով նկար 2-ում: Եթե անտենայի համակարգը ճիշտ չի նախագծվել, հաղորդման գիծը կարող է մեծ մասամբ գործել որպես էներգիայի կուտակման տարր, այլ ոչ թե որպես ալիքատար և էներգիայի փոխանցման սարք:
Էլեկտրահաղորդման գծի, անտենայի և կանգնած ալիքների պատճառած կորուստները անցանկալի են։ Գծային կորուստները կարելի է նվազագույնի հասցնել՝ ընտրելով ցածր կորուստներով էլեկտրահաղորդման գծեր, մինչդեռ անտենայի կորուստները կարելի է նվազեցնել՝ նվազեցնելով Նկար 2-ում RL-ով ներկայացված կորստի դիմադրությունը։ Կանգնած ալիքները կարելի է նվազեցնել, և գծում էներգիայի կուտակումը կարելի է նվազագույնի հասցնել՝ անտենայի (բեռնվածքի) իմպեդանսը գծի բնութագրական իմպեդանսին համապատասխանեցնելով։
Անլար համակարգերում, էներգիա ստանալուց կամ փոխանցելուց բացի, անտենաները սովորաբար անհրաժեշտ են որոշակի ուղղություններով ճառագայթվող էներգիան ուժեղացնելու և այլ ուղղություններով ճառագայթվող էներգիան ճնշելու համար: Հետևաբար, հայտնաբերման սարքերից բացի, անտենաները պետք է օգտագործվեն նաև որպես ուղղորդող սարքեր: Անտենաները կարող են լինել տարբեր ձևերի՝ որոշակի կարիքները բավարարելու համար: Դրանք կարող են լինել լար, անցք, կույտ, տարրերի հավաքածու (մաս), անդրադարձիչ, ոսպնյակ և այլն:

Անլար կապի համակարգերում անտենաները ամենակարևոր բաղադրիչներից մեկն են։ Անտենայի լավ նախագծումը կարող է նվազեցնել համակարգի պահանջները և բարելավել համակարգի ընդհանուր աշխատանքը։ Դասական օրինակ է հեռուստատեսությունը, որտեղ հեռարձակման ընդունումը կարող է բարելավվել բարձր արդյունավետության անտենաների միջոցով։ Անտենաները կապի համակարգերի համար նույնն են, ինչ աչքերը մարդկանց համար։

2. Անտենայի դասակարգում
1. Լարային անտենա
Լարային անտենաները անտենաների ամենատարածված տեսակներից մեկն են, քանի որ դրանք հանդիպում են գրեթե ամենուր՝ մեքենաներում, շենքերում, նավերում, ինքնաթիռներում, տիեզերանավում և այլն: Կան լարային անտենաների տարբեր ձևեր, ինչպիսիք են՝ ուղիղ գծի (դիպոլ), օղակաձև, պարուրաձև, ինչպես ցույց է տրված նկար 3-ում: Օղակաձև անտենաները պետք է լինեն ոչ միայն շրջանաձև: Դրանք կարող են լինել ուղղանկյուն, քառակուսի, օվալաձև կամ ցանկացած այլ ձևի: Շրջանաձև անտենան ամենատարածվածն է իր պարզ կառուցվածքի շնորհիվ:

Նկար 3

2. Ապերտուրային անտենաներ
Ապերտուրային անտենաները ավելի մեծ դեր են խաղում՝ կապված անտենաների ավելի բարդ ձևերի պահանջարկի աճի և ավելի բարձր հաճախականությունների օգտագործման հետ: Ապերտուրային անտենաների որոշ ձևեր (բուրգաձև, կոնաձև և ուղղանկյուն եղջյուրաձև անտենաներ) ներկայացված են նկար 4-ում: Այս տեսակի անտենաները շատ օգտակար են ինքնաթիռների և տիեզերանավերի կիրառման համար, քանի որ դրանք կարող են շատ հարմար կերպով տեղադրվել ինքնաթիռի կամ տիեզերանավի արտաքին պատյանի վրա: Բացի այդ, դրանք կարող են ծածկվել դիէլեկտրիկ նյութի շերտով՝ դրանք կոշտ միջավայրերից պաշտպանելու համար:

Նկար 4

3. Միկրոշերտային անտենա
Միկրոշերտային անտենաները շատ տարածված դարձան 1970-ականներին, հիմնականում արբանյակային կիրառությունների համար: Անտենան բաղկացած է դիէլեկտրիկ հիմքից և մետաղական շերտից: Մետաղական շերտը կարող է ունենալ բազմաթիվ տարբեր ձևեր, և նկար 5-ում պատկերված ուղղանկյուն շերտային անտենաները ամենատարածվածն են: Միկրոշերտային անտենաները ունեն ցածր պրոֆիլ, հարմար են հարթ և ոչ հարթ մակերեսների համար, պարզ և էժան են արտադրության մեջ, ունեն բարձր ամրություն կոշտ մակերեսների վրա տեղադրվելիս և համատեղելի են MMIC կոնստրուկցիաների հետ: Դրանք կարող են տեղադրվել ինքնաթիռների, տիեզերանավերի, արբանյակների, հրթիռների, մեքենաների և նույնիսկ բջջային սարքերի մակերեսներին և կարող են համապատասխանաբար նախագծվել:

Նկար 5

4. Անտենայի մատրից
Շատ կիրառությունների համար պահանջվող ճառագայթման բնութագրերը կարող են չհասնել մեկ անտենայի տարրի։ Անտենային մատրիցները կարող են սինթեզված տարրերից ճառագայթում առաջացնել՝ մեկ կամ մի քանի որոշակի ուղղություններով առավելագույն ճառագայթում ստանալու համար, բնորոշ օրինակը ներկայացված է նկար 6-ում։

Նկար 6

5. Ռեֆլեկտորային անտենա
Տիեզերքի ուսումնասիրության հաջողությունը հանգեցրել է նաև անտենայի տեսության արագ զարգացմանը: Գերհեռավոր հաղորդակցության անհրաժեշտության պատճառով, չափազանց բարձր ուժեղացմամբ անտենաները պետք է օգտագործվեն միլիոնավոր մղոններ հեռավորության վրա ազդանշաններ փոխանցելու և ստանալու համար: Այս կիրառման մեջ անտենայի տարածված ձևը նկար 7-ում պատկերված պարաբոլիկ անտենան է: Այս տեսակի անտենան ունի 305 մետր կամ ավելի տրամագիծ, և այդպիսի մեծ չափսը անհրաժեշտ է միլիոնավոր մղոններ հեռավորության վրա ազդանշաններ փոխանցելու կամ ստանալու համար անհրաժեշտ բարձր ուժեղացմամբ ապահովելու համար: Անդրադարձիչի մեկ այլ տեսակ է անկյունային անդրադարձիչը, ինչպես ցույց է տրված նկար 7 (գ)-ում:

Նկար 7

6. Լինզային անտենաներ
Ոսպնյակները հիմնականում օգտագործվում են միջադեպային ցրված էներգիայի կոլիմացիայի համար՝ կանխելու համար դրա տարածումը անցանկալի ճառագայթման ուղղություններով: Ոսպնյակի երկրաչափությունը համապատասխանաբար փոխելով և ճիշտ նյութը ընտրելով՝ դրանք կարող են տարբերվող էներգիայի տարբեր ձևերը վերածել հարթ ալիքների: Դրանք կարող են օգտագործվել մեծ մասամբ, ինչպիսիք են պարաբոլիկ անդրադարձիչ անտենաները, հատկապես բարձր հաճախականություններում, և դրանց չափսն ու քաշը շատ մեծ են դառնում ցածր հաճախականություններում: Ոսպնյակային անտենաները դասակարգվում են ըստ իրենց կառուցվածքային նյութերի կամ երկրաչափական ձևերի, որոնցից մի քանիսը ներկայացված են նկար 8-ում: