Habari - Utangulizi na uainishaji wa baadhi ya antena za kawaida

1. Utangulizi wa Antena
Antena ni muundo wa mpito kati ya nafasi huru na laini ya upitishaji, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1. Laini ya upitishaji inaweza kuwa katika umbo la laini ya koaksial au bomba lenye mashimo (mwongozo wa wimbi), ambalo hutumika kusambaza nishati ya sumakuumeme kutoka chanzo hadi antena, au kutoka antena hadi kwa mpokeaji. Ya kwanza ni antena inayopitisha, na ya mwisho ni antena inayopokea.

Mchoro 1 Njia ya upitishaji wa nishati ya sumakuumeme (nafasi isiyo na antena kutoka chanzo hadi mstari wa upitishaji)

Usambazaji wa mfumo wa antena katika hali ya upitishaji wa Mchoro 1 unawakilishwa na sawa na Thevenin kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 2, ambapo chanzo kinawakilishwa na jenereta bora ya mawimbi, laini ya upitishaji inawakilishwa na laini yenye uzuiaji wa sifa Zc, na antena inawakilishwa na mzigo ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Upinzani wa mzigo RL inawakilisha upotevu wa upitishaji na dielectric unaohusishwa na muundo wa antena, huku Rr ikiwakilisha upinzani wa mionzi wa antena, na mmenyuko XA unatumika kuwakilisha sehemu ya kufikirika ya uzuiaji unaohusishwa na mionzi ya antena. Katika hali bora, nishati yote inayozalishwa na chanzo cha mawimbi inapaswa kuhamishiwa kwenye upinzani wa mionzi Rr, ambayo hutumika kuwakilisha uwezo wa mionzi wa antena. Hata hivyo, katika matumizi ya vitendo, kuna hasara za kondakta-dielectric kutokana na sifa za laini ya upitishaji na antena, pamoja na hasara zinazosababishwa na uakisi (kutolingana) kati ya laini ya upitishaji na antena. Kwa kuzingatia kizuizi cha ndani cha chanzo na kupuuza upotevu wa laini ya upitishaji na tafakari (kutolingana), nguvu ya juu zaidi hutolewa kwa antena chini ya ulinganisho wa conjugate.

Mchoro 2

Kwa sababu ya kutolingana kati ya laini ya upitishaji na antena, wimbi linaloakisiwa kutoka kwa kiolesura huwekwa juu ya wimbi la tukio kutoka chanzo hadi antena ili kuunda wimbi linalosimama, ambalo linawakilisha mkusanyiko wa nishati na uhifadhi na ni kifaa cha kawaida cha mwangwi. Muundo wa kawaida wa wimbi linalosimama unaonyeshwa na laini yenye nukta katika Mchoro 2. Ikiwa mfumo wa antena haujaundwa vizuri, laini ya upitishaji inaweza kutenda kama kipengele cha kuhifadhi nishati kwa kiasi kikubwa, badala ya kama mwongozo wa wimbi na kifaa cha upitishaji wa nishati.
Hasara zinazosababishwa na laini ya upitishaji, antena na mawimbi yanayosimama hazifai. Hasara za laini zinaweza kupunguzwa kwa kuchagua laini za upitishaji zenye hasara ndogo, huku hasara za antena zikipunguzwa kwa kupunguza upinzani wa hasara unaowakilishwa na RL katika Mchoro 2. Mawimbi yanayosimama yanaweza kupunguzwa na hifadhi ya nishati kwenye laini inaweza kupunguzwa kwa kulinganisha uzuiaji wa antena (mzigo) na uzuiaji wa sifa wa laini.
Katika mifumo isiyotumia waya, pamoja na kupokea au kusambaza nishati, antena kwa kawaida huhitajika ili kuongeza nishati inayotolewa katika pande fulani na kukandamiza nishati inayotolewa katika pande zingine. Kwa hivyo, pamoja na vifaa vya kugundua, antena lazima pia zitumike kama vifaa vya mwelekeo. Antena zinaweza kuwa katika aina mbalimbali ili kukidhi mahitaji maalum. Inaweza kuwa waya, uwazi, kiraka, mkusanyiko wa elementi (safu), kiakisi, lenzi, n.k.

Katika mifumo ya mawasiliano isiyotumia waya, antena ni mojawapo ya vipengele muhimu zaidi. Muundo mzuri wa antena unaweza kupunguza mahitaji ya mfumo na kuboresha utendaji wa mfumo kwa ujumla. Mfano mzuri ni televisheni, ambapo mapokezi ya matangazo yanaweza kuboreshwa kwa kutumia antena zenye utendaji wa hali ya juu. Antena ni mifumo ya mawasiliano ambayo macho ni kwa wanadamu.

2. Uainishaji wa Antena
1. Antena ya Waya
Antena za waya ni mojawapo ya aina za kawaida za antena kwa sababu zinapatikana karibu kila mahali - magari, majengo, meli, ndege, vyombo vya anga, n.k. Kuna maumbo mbalimbali ya antena za waya, kama vile mstari ulionyooka (dipole), kitanzi, ond, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3. Antena za kitanzi hazihitaji tu kuwa za mviringo. Zinaweza kuwa za mstatili, mraba, mviringo au umbo lingine lolote. Antena ya mviringo ndiyo inayopatikana zaidi kwa sababu ya muundo wake rahisi.

Mchoro 3

2. Antena za Kitundu
Antena za tundu zina jukumu kubwa zaidi kutokana na ongezeko la mahitaji ya aina changamano zaidi za antena na matumizi ya masafa ya juu. Baadhi ya aina za antena za tundu (antena za pembe za piramidi, koni na mstatili) zinaonyeshwa kwenye Mchoro 4. Aina hii ya antena ni muhimu sana kwa matumizi ya ndege na vyombo vya anga kwa sababu zinaweza kuwekwa kwa urahisi kwenye ganda la nje la ndege au chombo cha anga. Zaidi ya hayo, zinaweza kufunikwa na safu ya nyenzo za dielektri ili kuzilinda kutokana na mazingira magumu.

Mchoro 4

3. Antena ya mikrostrip
Antena za microstrip zilipata umaarufu mkubwa katika miaka ya 1970, hasa kwa matumizi ya setilaiti. Antena ina sehemu ya chini ya dielektriki na kiraka cha chuma. Kiraka cha chuma kinaweza kuwa na maumbo mengi tofauti, na antena ya kiraka cha mstatili iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 ndiyo inayopatikana zaidi. Antena za microstrip zina wasifu mdogo, zinafaa kwa nyuso za sayari na zisizo za sayari, ni rahisi na za bei nafuu kutengeneza, zina uimara mkubwa zinapowekwa kwenye nyuso ngumu, na zinaendana na miundo ya MMIC. Zinaweza kuwekwa kwenye uso wa ndege, vyombo vya angani, satelaiti, makombora, magari, na hata vifaa vya mkononi na zinaweza kubuniwa kwa njia inayolingana.

Mchoro 5

4. Antena ya Safu
Sifa za mionzi zinazohitajika na matumizi mengi huenda zisipatikane na kipengele kimoja cha antena. Safu za antena zinaweza kufanya mionzi kutoka kwa elementi zilizoundwa ili kutoa mionzi ya juu zaidi katika mwelekeo mmoja au zaidi maalum, mfano wa kawaida unaonyeshwa kwenye Mchoro 6.

Mchoro 6

5. Antena ya Kuakisi
Mafanikio ya uchunguzi wa anga za juu pia yamesababisha maendeleo ya haraka ya nadharia ya antena. Kutokana na hitaji la mawasiliano ya masafa marefu sana, antena zenye faida kubwa sana lazima zitumike kusambaza na kupokea ishara mbali sana. Katika matumizi haya, umbo la antena la kawaida ni antena ya paraboliki inayoonyeshwa kwenye Mchoro 7. Aina hii ya antena ina kipenyo cha mita 305 au zaidi, na ukubwa mkubwa kama huo ni muhimu ili kufikia faida kubwa inayohitajika kusambaza au kupokea ishara mbali sana. Aina nyingine ya kiakisi ni kiakisi cha kona, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7 (c).

Mchoro 7

6. Antena za Lenzi
Lenzi hutumika kimsingi kugawanya nishati iliyotawanyika ili kuizuia kuenea katika mwelekeo usiohitajika wa mionzi. Kwa kubadilisha ipasavyo jiometri ya lenzi na kuchagua nyenzo sahihi, zinaweza kubadilisha aina mbalimbali za nishati tofauti kuwa mawimbi ya ndege. Zinaweza kutumika katika matumizi mengi kama vile antena za kuakisi za paraboliki, haswa katika masafa ya juu, na ukubwa na uzito wao huwa mkubwa sana katika masafa ya chini. Antena za lenzi huainishwa kulingana na vifaa vyao vya ujenzi au maumbo ya kijiometri, ambayo baadhi yake yanaonyeshwa kwenye Mchoro 8.