Հորնաձև անտենաները միկրոալիքային և միլիմետրաալիքային ճարտարագիտության մեջ ամենատարածված ուղղորդված անտենաներից են: Դրանց պարզ մեխանիկական կառուցվածքը, կանխատեսելի ճառագայթման բնութագրերը, համեմատաբար ցածր անդրադարձումը և միջինից մինչև բարձր ուժեղացման հասնելու ունակությունը դրանք արժեքավոր են դարձնում անտենաների չափման, էլեկտրամագնիսական համատեղելիության թեստավորման, ռադարի, կապի համակարգերի, սնուցման համակարգերի և ռադիոհաճախականության լաբորատորիաների համար:
Հորնային անտենան էապես կարելի է դիտարկել որպեսալիքատար՝ աստիճանաբար լայնացած բացվածքովՓոխանակ թույլ տալու էլեկտրամագնիսական ալիքներին կտրուկ անցում կատարել ալիքատարից ազատ տարածություն, լայնացված հատվածը ապահովում է ավելի աստիճանական փոխակերպում: Սա օգնում է բարելավել իմպեդանսի համապատասխանությունը և էլեկտրամագնիսական էներգիայի ավելի մեծ մասը ուղղորդում է դեպի կառավարվող ճառագայթային փունջ:
Կախված ալիքատարի երկրաչափությունից և ապերտուրայի ընդարձակման ուղղությունից, եղջյուրային անտենաները կարող են նախագծվել մի քանի ձևերով, այդ թվում՝սեկտորային եղջյուրներ, բուրգաձև եղջյուրներ և կոնաձև եղջյուրներԲնօրինակ հոդվածում այս երեք կոնֆիգուրացիաներն օգտագործվում են որպես եղջյուրային անտենայի կառուցվածքների հիմնական ներածություն։
1. Ինչպե՞ս է աշխատում եղջյուրային անտենան։
Ալիքային հաղորդիչը սահմանափակում է էլեկտրամագնիսական էներգիան հաղորդիչ կառուցվածքի ներսում։ Երբ ուղղորդվող ալիքը հասնում է բաց ծայրին, էներգիայի մի մասը ճառագայթվում է ազատ տարածություն, մինչդեռ մի մասը կարող է անդրադարձվել ալիքային հաղորդչի և ազատ տարածության իմպեդանսների միջև անցման պատճառով։
Հորնային անտենան նվազեցնում է այս անցման կտրուկությունը՝ աստիճանաբար մեծացնելով ալիքատարի լայնական հատույթը դեպի ապերտուրա։
Երբ էլեկտրամագնիսական ալիքը տարածվում է լայնացած հատվածով, դաշտը լայնանում է ավելի մեծ ապերտուրայի վրայով։ Այնուհետև ապերտուրան ճառագայթում է ազատ տարածություն և առաջացնում ուղղորդված ճառագայթ։
Հետևաբար, բռնկումը ծառայում է երկու կարևոր նպատակի.
- Այն ապահովում է ավելի հարթ անցում ալիքատարի և ազատ տարածության միջև։
- Այն մեծացնում է արդյունավետ ճառագայթող ապերտուրան՝ թույլ տալով ավելի մեծ ուղղորդվածություն և ուժեղացում։
Կարևոր է նշել, որ եղջյուրը անում էլիովին չի վերացնում անդրադարձումները կամ կանգնած ալիքներըՓոխարենը, համապատասխան նախագծված ազդանշանը կարող է նվազեցնել անդրադարձումը և ապահովել լավ իմպեդանսային համապատասխանեցում, ինչը սովորաբար արտացոլվում է համեմատաբար ցածր VSWR-ում:
Նկար 1. Տիպիկ եղջյուրային անտենա՝ աստիճանաբար լայնացած ալիքատար ապերտուրայով:
2. Հորնային անտենաների աշխատանքային հաճախականությունը
Հորնաձև անտենաները չունեն մեկ ունիվերսալ հաճախականության տիրույթ:
Դրանց շահագործման հաճախականությունը մեծապես որոշվում էալիքատարի չափերը, ալիքատարի ռեժիմը, ապերտուրայի երկրաչափությունը, սնուցման կառուցվածքը և նախատեսված թողունակությունը.
Ավանդական եղջյուրային անտենաները հատկապես տարածված են միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքային հաճախականություններում, քանի որ ալիքատարի չափերը գործնական են դառնում ալիքի երկարության փոքրացմանը զուգընթաց: Այնուամենայնիվ, հատուկ նախագծված լայնաշերտ եղջյուրային կառուցվածքները կարող են աշխատել նաև ցածր հաճախականություններում, մինչդեռ ճշգրիտ ալիքատար եղջյուրները կարող են լավ տարածվել միլիմետրային և ենթատերժային տիրույթներում:
Օրինակ, եղջյուրային անտենայի կոնստրուկցիաները կարելի է գտնել հարյուրավոր մեգահերցերի միջակայքից մինչև 100 ԳՀց-ից բարձր հաճախականություններով։ RF MISO-ն ներկայումս առաջարկում է լայնաշերտ եղջյուրային կոնֆիգուրացիաներ, որոնք գործում են300–750 ՄՀց, ինչպես նաև կոնաձև եղջյուրային անտենաներ, որոնք ծածկում են220–325 ԳՀց, որը ցույց է տալիս, թե որքան լայն կարող է լինել այս անտենաների ընտանիքի գործնական հաճախականության տիրույթը։
3. Հորնային անտենաների հիմնական տեսակները
3.1 Սեկտորային հորնային անտենա
Սեկտորային եղջյուր է ստացվում, երբ ուղղանկյուն ալիքատարը լայնացվում է միայն մեկ հարթությունում։
Եթե ալիքատարը լայնացվիԷլեկտրոնային ինքնաթիռ, կառուցվածքը կոչվում էԷլեկտրոնային ինքնաթիռի սեկտորային ազդանշանԵթե ընդլայնումը տեղի է ունենումH-հարթություն, այն կոչվում էH-հարթության սեկտորային եղջյուր.
Քանի որ ապերտուրայի չափը մեծանում է միայն մեկ հարթությունում, ճառագայթի ձևավորումն ավելի ցայտուն է այդ համապատասխան հարթությունում։
3.2 Պիրամիդային եղջյուրային անտենա
Պիրամաձև եղջյուրը ձևավորվում է, երբ ուղղանկյուն ալիքատարը լայնացվում է և՛ E, և՛ H հարթության ուղղություններով։
Արդյունքում ստացված կառուցվածքը նման է կտրված բուրգի և ապահովում է ապերտուրայի ընդլայնում երկու չափումներում էլ։
Պիրամիդային եղջյուրները լայնորեն օգտագործվում են որպեսստանդարտ ուժեղացման եղջյուրներ և հղման անտենաներքանի որ դրանց ուժեղացման և ճառագայթման պատկերները կարող են ճշգրիտ բնութագրվել։
Օրինակ՝ RF MISO-ն առաջարկում է ստանդարտ ուժեղացմամբ եղջյուրային անտենաներ բազմաթիվ միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքային տիրույթներում: Դրա WR10 ստանդարտ ուժեղացմամբ եղջյուրային ընտանիքը ներառում է մոդելներ, որոնք գործում են հետևյալ կերպ.75-ից մինչև 110 ԳՀց, նշված ուժեղացմամբ, VSWR-ով, բևեռացմամբ և ճառագայթի լայնության բնութագրերով։
3.3 Կոնաձև եղջյուրային անտենա
Կոնաձև եղջյուրը սովորաբար ձևավորվում է շրջանաձև ալիքատարը աստիճանաբար լայնացնելով դեպի շրջանաձև անցք։
Ի տարբերություն բուրգաձև եղջյուրի, որը սկիզբ է առնում ուղղանկյուն ալիքատարից, կոնաձև եղջյուրն ունի պտտականորեն սիմետրիկ երկրաչափություն։
Կոնաձև եղջյուրավոր անտենաները լայնորեն օգտագործվում են միկրոալիքային, միլիմետրային ալիքային, սնուցման և չափման կիրառություններում: Կախված սնուցման կառուցվածքից և բևեռացման ցանցից, դրանք կարող են նաև աջակցել ավելի մասնագիտացված բևեռացման կոնֆիգուրացիաների:
Նկար 2. Անտենայի տիպիկ կոնֆիգուրացիաներ՝ E-հարթության սեկտորային, H-հարթության սեկտորային, բուրգաձև և կոնաձև եղջյուրներ:
4. Լայնացման անկյուն, ապերտուրայի չափս և եղջյուրի երկարություն
Ձայնային ազդանշանի երկրաչափությունը անմիջական ազդեցություն ունի դրա էլեկտրամագնիսական կատարողականի վրա։
Դիզայնի երեք կարևոր պարամետրերն են՝
բռնկման անկյունը, ապերտուրայի չափը և եղջյուրի երկարությունը։
Ավելի մեծ ապերտուրան, որպես կանոն, կարող է ապահովել ավելի բարձր ուղղվածություն և ավելի նեղ ճառագայթ, սակայն պարզապես բռնկման անկյան մեծացումը ավտոմատ կերպով չի հանգեցնում ավելի լավ աշխատանքի։
Եթե ձայնային ազդանշանը չափազանց կարճ է տրված ապերտուրայի չափի համար, ապերտուրայի վրա կարող է առաջանալ չափազանց փուլային տատանում: Սա նվազեցնում է ապերտուրայի արդյունավետությունը և կարող է խաթարել ճառագայթման պատկերը:
Եվ հակառակը, եղջյուրը չափազանց երկար դարձնելը մեծացնում է մեխանիկական չափերն ու քաշը՝ առանց պարտադիր կերպով ապահովելու կատարողականի համամասնական բարելավում։
Հետևաբար, եղջյուրի նախագծումը ներառում է հավասարակշռում.
- Ապերտուրայի չափը
- Լարման անկյուն
- Երկարություն
- Փուլային սխալ
- Շահույթ
- Ճառագայթի լայնություն
- Մեխանիկական չափսեր
5. Ճառագայթման պատկերը և ճառագայթի բնութագրերը
Հորնաձև անտենաները սովորաբար ուղղորդված ճառագայթիչներ են:
Էլեկտրամագնիսական էներգիան կենտրոնանում է հիմնականում առաջային ուղղությամբ՝ անցքի միջով, առաջացնելով հստակ սահմանված գլխավոր ճառագայթ՝ կողային բլթակների հետ միասին։
Հատկապես կարևոր են ճառագայթային պատկերի երկու կտրվածքները՝
- Էլեկտրոնային հարթության ճառագայթման պատկերը
- H-հարթության ճառագայթման պատկերը
The3 դԲ ճառագայթի լայնությունսովորաբար օգտագործվում է գլխավոր ճառագայթի անկյունային լայնությունը նկարագրելու համար երկու կետերի միջև, որտեղ ճառագայթվող հզորությունը 3 դԲ-ով ցածր է իր առավելագույն արժեքից։
Ընդհանուր առմամբ, ալիքի երկարության նկատմամբ արդյունավետ ապերտուրայի մեծացումը մեծացնում է ուղղորդվածությունը և հակված է նեղացնել ճառագայթը։
Այս կապը կարելի է դիտարկել նաև գործնական միլիմետրային ալիքային եղջյուրային անտենաներում: Օրինակ, RF MISO-ի 75–110 ԳՀց ստանդարտ ուժեղացման եղջյուրները նշում են E-հարթության և H-հարթության ճառագայթային լայնության բնութագրերը՝ ուժեղացման և VSWR տվյալների հետ միասին:
Նկար 3. Էլեկտրամագնիսական ալիքի տարածման և ճառագայթման պատկերազարդում եղջյուրի անցքով։
6. Հորնաձև անտենաների առավելությունները
Հորնաձև անտենաները մի քանի առավելություններ են առաջարկում ռադիոհաճախականության և միկրոալիքային համակարգերի համար.
Լավ ուղղորդվածություն
Մեծացված ապերտուրան կենտրոնացնում է ճառագայթումը դեպի առաջային ուղղություն։
Կանխատեսելի ճառագայթման բնութագրեր
Լավ նախագծված եղջյուրային անտենաները կարող են ապահովել կայուն և լավ սահմանված E-հարթության և H-հարթության պատկերներ:
Լավ իմպեդանսային համապատասխանեցում
Ալիքատարից ազատ տարածության աստիճանական անցումը կարող է նվազեցնել անդրադարձումը և աջակցել ցածր VSWR-ին։
Միջինից մինչև բարձր շահույթ
Տարբեր ապերտուրայի չափսեր և եղջյուրների երկարություններ կարող են նախագծվել՝ տարբեր ուժեղացման մակարդակներ ապահովելու համար։
Համեմատաբար պարզ կառուցվածք
Համեմատած շատ բարդ բարձր ուժեղացմամբ անտենային ճարտարապետությունների հետ, ավանդական եղջյուրները մեխանիկորեն պարզ և ամուր են։
Հարմար է բարձր հաճախականության չափման համար
Դրանց ալիքատարի վրա հիմնված ճարտարապետությունը եղջյուրային անտենաները դարձնում է հատկապես արժեքավոր միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքների չափման համակարգերում:
7. Նախագծման նկատառումներ և սահմանափակումներ
Հորնաձև անտենաները նաև ներառում են մի քանի ճարտարագիտական փոխզիջումներ:
Ավելի բարձր ուժեղացման համար սովորաբար անհրաժեշտ է ավելի մեծ էլեկտրական ապերտուրա, ինչը կարող է մեծացնել անտենայի ֆիզիկական չափսերը։
Ապերֆորիայի չափի, եղջյուրի երկարության և լայնացման անկյան միջև կապը նույնպես պետք է ուշադիր վերահսկվի՝ ապերտուրայի վրա ընդունելի փուլային բաշխումը պահպանելու համար։
Շատ բարձր հաճախականությունների դեպքում մեքենայական մշակման ճշգրտությունը, մակերեսի որակը, ալիքատարի չափերը և եզրերի դասավորվածությունը դառնում են ավելի ու ավելի կարևոր, քանի որ նույնիսկ համեմատաբար փոքր մեխանիկական սխալները կարող են կազմել ալիքի երկարության զգալի մասը։
Հետևաբար, ինժեներները պետք է գնահատեն ոչ միայն ուժեղացումը և հաճախականության տիրույթը, այլև՝
VSWR, բևեռացում, խաչաձև բևեռացման կատարողականություն, ճառագայթի լայնություն, կողային բլթակների մակարդակ, ռադիոհաճախականության ինտերֆեյս, հզորության կառավարում և մեխանիկական հանդուրժողականություն։
8. Հորնային անտենաների կիրառությունները
Իրենց ուղղորդված ճառագայթման, կայուն բնութագրերի և ալիքատար համակարգերի հետ համատեղելիության շնորհիվ, եղջյուրային անտենաները լայնորեն կիրառվում են՝
- Անտենայի ուժեղացման չափում
- Ճառագայթային օրինաչափության չափում
- Էլեկտրամագնիսական համատեղելիության և էլեկտրամագնիսական ինհալյացիայի փորձարկում
- Ռադարային համակարգեր
- Միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքային հաղորդակցություն
- Արբանյակային անտենայի փորձարկում
- Ուղղության որոնում և հսկողություն
- Անէխոիկ խցիկի չափում
- Ռեֆլեկտորային անտենայի սնուցիչներ
- Ռադիոհաճախականության հետազոտական և լաբորատոր համակարգեր
- Կալիբրացիա և հղման անտենայի կիրառություններ
Լայնաշերտ ազդանշանային ալեհավաքների նախագծերը կարող են նաև ապահովել լայն աշխատանքային թողունակություն չափման և մոնիթորինգի համակարգերի համար: Օրինակ, RF MISO-ի 18–40 ԳՀց լայնաշերտ ազդանշանային ալեհավաքները նախատեսված են միկրոալիքային փորձարկման, ալեհավաքի չափման, արբանյակային ալեհավաքի փորձարկման, ուղղության որոշման, հսկողության և էլեկտրամագնիսական համատեղելիության հետ կապված չափումների համար:
Եզրակացություն
Հորնային անտենան ուղղորդվող էլեկտրամագնիսական ալիքը վերածում է ուղղորդված ազատ տարածության ճառագայթման՝ աստիճանաբար ընդարձակվող ալիքատարի բացվածքի միջոցով։
Դրա համադրությունը՝լավ դիմադրության համապատասխանեցում, ուղղորդված ճառագայթում, կանխատեսելի ճառագայթային բնութագրեր, օգտակար ուժեղացում և համեմատաբար պարզ կառուցվածքեղջյուրը դարձրել է միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքային ճարտարագիտության ամենակարևոր անտենային կառուցվածքներից մեկը։
Սեկտորային և բուրգաձև եղջյուրներից մինչև կոնաձև և լայնաշերտ դիզայններ, տարբեր կառուցվածքներ կարող են օպտիմալացվել որոշակի հաճախականության տիրույթների, բևեռացման պահանջների, ուժեղացման մակարդակների և չափման միջավայրերի համար։
Ինժեներների համար, ովքեր ընտրում են եղջյուրային անտենա, հաճախականության տիրույթը միայն մեկնարկային կետն է: Ուժեղացումը, VSWR-ը, ճառագայթի լայնությունը, բևեռացումը, ալիքատարը կամ կոաքսիալ միջերեսը, հզորության կառավարումը և մեխանիկական չափերը պետք է գնահատվեն ամբողջական RF համակարգի պահանջներին համապատասխան:
Հրապարակման ժամանակը. Օգոստոսի 21-2026
