אנטנת עדשות: עיצוב, עבודה, סוגים ויישומיה

אנטנה היא מכשיר שידור מתכתי המשדר ומקבל גלי רדיו אלקטרומגנטיים בין המעגל החשמלי לחלל. התקנים אלה זמינים בגדלים ובצורות שונות כאשר האנטנות הקטנות נמצאות על הגג שלך המשמשות לצפייה בטלוויזיה והאנטנות הגדולות משמשות ללכידת אותות במרחק של מיליוני קילומטרים מלוויינים. יש סוגים שונים של אנטנה זמין כאשר כל אנטנה מיועדת בעיקר לשידור וקליטת אותות בטווח מסוים של תדרים בהתבסס על צורתה וגודלה כמו חוט, דיפול, לולאה, דיפול קצר, צמצם, מונופול, עדשה, חריץ, צופר וכו'. מאמר זה דן סקירה כללית של אחד מסוגי האנטנות כלומר - אנטנת עדשה , והעבודה שלו עם יישומים.

מהי אנטנת עדשה?

המכשיר האלקטרומגנטי התלת מימדי המשמש בעיקר ליישומים בתדר גבוה יותר ידוע כאנטנת עדשה. אנטנה זו כוללת עדשה אלקטרומגנטית עם הזנה והיא דומה לעדשת זכוכית המשמשת בתחום האופטי. אנטנה זו משתמשת במשטח מעוקל הן לשידור והן לקליטה. אנטנות אלו מיוצרות עם זכוכית, בכל מקום שבו עוקבים אחר תכונות העדשה המתכנסות כמו גם המתפצלות. טווח התדרים של אנטנת העדשה נע בין 1000 מגה-הרץ ל-3000 מגה-הרץ.

ה פונקציה של אנטנת עדשה הוא ליצור חזית גל מישורית מכדורית, לשלוט בתאורת הצמצם, להתאים קרניים אלקטרומגנטיות, ליצור את חזית הגל הנכנס במוקד שלו ומפיקה מאפיינים כיווניים.

עיצוב אנטנת עדשה

אנטנת העדשה מיועדת בעיקר לשדר ולקבל אותות בטווח תדרי המיקרוגל. אם ניקח בחשבון עדשה אופטית מסוג מתכנס קיימת במיקום ספציפי ומקור אנרגיה קיים בנקודת המוקד שמייצרת את האנרגיה במרחק אורך מוקד לאורך ציר העדשה האופטית במצב שידור.

כולנו צריכים להיות מודעים לכך שמנקודת מבט אופטית כאשר האור נופל בחלק החיצוני של העדשה אז הוא מתפתל בגלל השבירה. כאן, דרך הפיתול של אנרגיית האור תלויה בעיקר בחומר ובעקומה שממנו מיוצרת העדשה.

כתוצאה מכך, בכל פעם שאנטנת ההזנה כמו דיפול או אנטנת קרן נמצאת בנקודת המוקד הזמינה בצד שמאל של העדשה, חזית הגל הכדורית היוצאת מהמקור הסוטה מהטבע יכולה להתרחש מפני השטח של האנטנה.

לכן, ברגע שהקרניים זורמות דרכו לאחר ההתרחשות, הקרניים הסטות יתאספו בגלל השבירה וישתנו לחזיתות גל שטוחות. לפיכך, הקרניים המקבילות מושגות בצד ימין של העדשה האופטית. כך, האות של האנטנה עם אלמנט הזנה מועבר. באופן דומה, אם האנטנה הזו מיוצרת מחומר דיאלקטרי, האותות האלקטרומגנטיים של RF מתאספים באותו אופן ובהמשך הם מועברים.

כעת שקול את האנטנה הבאה במצב קליטה. במצב זה, הקרניים המקבילות ייכנסו על פני העדשה המתכנסת, בנקודת המוקד בצד שמאל של העדשה מתכנסות בגלל מנגנון השבירה. אז, תהליך זה משמש ברגע שהוא מנוצל למצב קבלה.

כאן, יש לציין שכדי להשיג תכונות מיקוד טובות יותר בתדר רדיו, המדיום חייב להיות בעל מקדם שבירה מתחת לאחד. אז זה מוביל לתת חזיתות גל ישרות גם ברגע שמקדם השבירה של החומר נמוך/גבוה.

אנטנת עדשה עובדת

אנטנת העדשה פועלת זהה לעדשה אופטית. בחומר העדשה, לאותות המיקרוגל יש מהירות פאזה שונה מאשר באוויר, כך שעובי העדשה המשתנה פשוט מעכב את אותות המיקרוגל המשדרים דרכה בכמויות שונות, את כיוון הגלים ושינוי צורת חזית הגל.

אנטנה זו משתמשת במאפיינים של התכנסות ודיברגנציה של עדשה כדי לשדר וגם לקלוט אותות. סוגים אלה של אנטנות כוללים אנטנת דיפול/קרן עם העדשה. כאן, גודל העדשה תלוי בעיקר בתדר ההפעלה ולכן כאשר תדר ההפעלה גבוה יותר, העדשה קטנה יותר בגודלה. אז בתדרים גבוהים, נעשה שימוש באנטנות האלה מכיוון שבתדרים נמוכים יותר, הן יכולות להיות מעט מגושמות.

ב רפלקו פרבולי r, ראינו שהאנרגיה הנפלטת מאלמנט ההזנה במוקד הרפלקטור מגיעה לפני השטח שלו ואז היא משנה את גלי המיקרו אשר מוקרנים בצורה כדורית לגלים מישוריים. אז זה משפר את הכיוון.

באותו אופן במקרה של אנטנת עדשה, המקור הנקודתי פועל כמו הזנה המפיקה את אנרגיית המיקרוגל למשטח העדשה האופטית. אז משטח אופטי זה מניע את חזיתות הגל הכדוריות המוקרנות להשתנות לחזיתות משולבות.

כאן, ראוי לציין כי עדשת הקולימציה עשויה מחומר דיאלקטרי בעל הערך הקבוע הדיאלקטרי הסופי. עם זאת, ניתן לייצר אותם גם עם חומרים שמציגים מתחת לאחדות של מקדם השבירה ב-RF.

סוגי אנטנות עדשות

ישנם שני סוגים של אנטנת עדשות עיכוב אנטנת עדשה ואנטנת עדשה מהירה אשר נדון להלן.

אנטנה של עדשת עיכוב

ניתן להגדיר עדשת השהייה או אנטנת גל איטי כאנטנה הגורמת לפיגור בחזיתות הגלים הנוסעים בגלל אמצעי העדשה. לפעמים, סוגים אלה של אנטנות נקראים גם עדשות דיאלקטריות. הייצוג של פעולת העדשה הדיאלקטרית של האנטנה מוצג להלן.

בסוג זה של אנטנה גלי הרדיו נעים לאט מאוד בתווך העדשה מאשר בחלל הפנוי, מדד השבירה גדול מאחד. לפיכך, אורך השביל גדל על ידי מעבר דרך המדיום של העדשה.

זה זהה לפעולת עדשה אופטית רגילה על האור. מכיוון שחלקים מוצקים של העדשה משפרים את אורך הנתיב, עדשה מתכנסת כמו עדשה קמורה ממקדת גלי רדיו ועדשה מתפצלת כמו עדשה קעורה מפזרת גלי רדיו כמו בעדשות רגילות. עדשות אלו עשויות מחומרים דיאלקטריים ומבני לוחות H-מטוס.

אנטנת עדשות השהיה מסווגת לשני סוגים על סמך סוג החומר הדיאלקטרי המשמש לבנייה: עדשה דיאלקטרית מתכתית ועדשה דיאלקטרית לא מתכתית.

אנטנת עדשה מהירה

בעדשה מהירה או אנטנת עדשות גל מהיר, גלי הרדיו נעים מהר מאוד בתוך תווך העדשה בהשוואה לחלל פנוי, ולכן אינדקס השבירה נמוך מאחד, כך שאורך הנתיב האופטי מצטמצם על ידי מעבר לאורך מדיום העדשה . לפעמים, אנטנה זו ידועה גם כאנטנת לוח מתכת E-מטוס.

לסוג זה של אנטנה אין אנלוגי בתוך חומרים אופטיים רגילים, ולכן הוא מתרחש בגלל שמהירות הפאזה של גלי הרדיו בתוך מובילי גל גבוהה ממהירות האור. מכיוון שחלקים מוצקים של העדשה מקטינים את אורך הנתיב, עדשה מתכנסת כמו עדשה קעורה ממקדת גלי רדיו ועדשה מתפצלת כמו עדשה קמורה מנוגדת לעדשות אופטיות רגילות. עדשות אלו מיוצרות עם מבני צלחת E-plane ומטא-חומרים בעלי אינדקס שלילי.

יתרונות וחסרונות

ה היתרונות של אנטנת עדשה כלול את הבאים.

• יש לו רוחב אלומה צר, טמפרטורת רעש נמוכה, רווח גבוה ואונות צד נמוכות.
• המבנה של אנטנות אלה קומפקטי יותר.
• משקלם נמוך יותר בהשוואה למחזירי אור פרבוליים ואנטנות צופר.
• יש לו סובלנות עיצובית טובה יותר.
• תמיכת ההזנה וההזנה באנטנה זו אינה חוסמת את הצמצם.
• ניתן להזיז את הקורה בזווית ביחס לציר.
• זה מספק יותר גמישות בתוך סובלנות העיצוב, כך שפיתול בתוך אנטנה זו הוא בר השגה.
• הוא משמש ליישומים בתדר גבוה במיוחד.

ה חסרונות של אנטנות עדשות כלול את הבאים.

• עדשות הן מגושמות בתדרים נמוכים במיוחד.
• מורכבות בתוך העיצוב.
• אלה יקרים עבור אותם מפרטים בהשוואה למחזירי אור.

יישומים

ה יישומים של אנטנות עדשות כלול את הבאים.

• אלה מתאימים לתדר מעל 3 GHz.
• משמש כמו אנטנת פס רחב.
• אלה משמשים בעיקר ליישומי תדר מיקרוגל.
• ניתן להשתמש בתכונות ההתכנסות של אנטנה זו לפיתוח טווח גבוה של אנטנות הנקראות אנטנות מחזירי אור פרבוליים, ולכן נעשה בהן שימוש נרחב בתקשורת לוויינית.
• אלה משמשים כאלמנטים מאגדים בתוך מערכות מיקרוגל בעלות עוצמה גבוהה כמו רדיו טלסקופים, גל מילימטר מכ'ם & אנטנות לווין.

לפיכך, זהו סקירה כללית של אנטנות עדשות - עבודה עם אפליקציות. אנטנות אלו הגיעו בעיקר כדי לספק פתרון לבעלי ולמפעילי המקומות על ידי מתן קישוריות ניידת טובה יותר שקל יותר לפריסה ופחות יקרה. הנה שאלה בשבילך, מהי אנטנת צופר?