1. Utangulizi wa Antena
Antena ni muundo wa mpito kati ya nafasi ya bure na mstari wa maambukizi, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1. Laini ya upitishaji inaweza kuwa katika mfumo wa laini ya coaxial au bomba la mashimo (waveguide), ambayo hutumiwa kupitisha nishati ya sumakuumeme kutoka kwa chanzo. kwa antena, au kutoka kwa antena hadi kwa kipokezi. Ya kwanza ni antenna ya kupeleka, na ya mwisho ni antenna ya kupokea.
Mchoro wa 1 Njia ya upokezaji wa nishati ya kielektroniki (nafasi isiyo na laini ya antena ya chanzo-chanzo)
Usambazaji wa mfumo wa antenna katika hali ya upitishaji ya Mchoro 1 unawakilishwa na sawa na Thevenin kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro wa 2, ambapo chanzo kinawakilishwa na jenereta bora ya ishara, mstari wa upitishaji unawakilishwa na mstari wenye impedance ya tabia Zc, na antenna inawakilishwa na mzigo ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Upinzani wa mzigo RL inawakilisha upotevu na hasara za dielectric zinazohusiana na muundo wa antenna, wakati Rr inawakilisha upinzani wa mionzi ya antenna, na reactance XA hutumiwa kuwakilisha sehemu ya kufikiria ya impedance inayohusishwa na mionzi ya antenna. Chini ya hali nzuri, nishati zote zinazozalishwa na chanzo cha ishara zinapaswa kuhamishiwa kwenye upinzani wa mionzi Rr, ambayo hutumiwa kuwakilisha uwezo wa mionzi ya antenna. Hata hivyo, katika matumizi ya vitendo, kuna hasara za conductor-dielectric kutokana na sifa za mstari wa maambukizi na antenna, pamoja na hasara zinazosababishwa na kutafakari (kutolingana) kati ya mstari wa maambukizi na antenna. Kuzingatia impedance ya ndani ya chanzo na kupuuza mstari wa maambukizi na kutafakari (kutolingana) hasara, nguvu ya juu hutolewa kwa antenna chini ya kufanana kwa conjugate.
Kielelezo cha 2
Kwa sababu ya kutolingana kati ya laini ya upokezaji na antena, wimbi linaloakisiwa kutoka kwa kiolesura huwekwa juu zaidi na wimbi la tukio kutoka chanzo hadi kwenye antena ili kuunda wimbi la kusimama, ambalo linawakilisha mkusanyiko wa nishati na hifadhi na ni kifaa cha kawaida cha resonant. Mchoro wa kawaida wa mawimbi ya kusimama unaonyeshwa na mstari wa nukta katika Mchoro 2. Ikiwa mfumo wa antena haujaundwa ipasavyo, laini ya upokezaji inaweza kufanya kama kipengele cha kuhifadhi nishati kwa kiasi kikubwa, badala ya kuwa mwongozo wa mawimbi na kifaa cha kusambaza nishati.
Hasara zinazosababishwa na mstari wa maambukizi, antenna na mawimbi yaliyosimama haifai. Hasara za mstari zinaweza kupunguzwa kwa kuchagua njia za upitishaji za hasara ya chini, wakati hasara za antenna zinaweza kupunguzwa kwa kupunguza upinzani wa kupoteza unaowakilishwa na RL katika Mchoro 2. Mawimbi yaliyosimama yanaweza kupunguzwa na hifadhi ya nishati kwenye mstari inaweza kupunguzwa kwa kulinganisha na impedance ya antenna (mzigo) na impedance ya tabia ya mstari.
Katika mifumo isiyotumia waya, pamoja na kupokea au kusambaza nishati, antena kwa kawaida huhitajika ili kuongeza nishati inayoangaziwa katika mwelekeo fulani na kukandamiza nishati inayoangaziwa katika pande nyingine. 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, aperture, kiraka, mkusanyiko wa kipengele (safu), kiakisi, lenzi, n.k.
Katika mifumo ya mawasiliano ya wireless, antena ni mojawapo ya vipengele muhimu zaidi. Muundo mzuri wa antena unaweza kupunguza mahitaji ya mfumo na kuboresha utendaji wa jumla wa mfumo. Mfano wa kawaida ni televisheni, ambapo mapokezi ya utangazaji yanaweza kuboreshwa kwa kutumia antena za utendaji wa juu. Antena ni kwa mifumo ya mawasiliano jinsi macho yalivyo kwa wanadamu.
2. Uainishaji wa Antenna
1. Antenna 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, nk Kuna maumbo mbalimbali ya antena za waya, kama vile mstari wa moja kwa moja (dipole), kitanzi, ond, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 3. Antena za kitanzi hazihitaji kuwa duara tu. Wanaweza kuwa mstatili, mraba, mviringo au sura nyingine yoyote. Antenna ya mviringo ni ya kawaida kwa sababu ya muundo wake rahisi.
Kielelezo cha 3
2. Antena za Aperture
Antena za kipenyo zinachukua jukumu kubwa zaidi kwa sababu ya kuongezeka kwa mahitaji ya aina ngumu zaidi za antena na utumiaji wa masafa ya juu zaidi. Baadhi ya aina za antena za aperture (antena za piramidi, conical na mstatili) zimeonyeshwa kwenye Mchoro 4. Aina hii ya antena ni muhimu sana kwa utumizi wa ndege na vyombo vya angani kwa sababu zinaweza kupachikwa kwa urahisi kwenye ganda la nje la ndege au chombo cha angani. Kwa kuongeza, wanaweza kufunikwa na safu ya nyenzo za dielectri ili kuwalinda kutokana na mazingira magumu.
Kielelezo cha 4
3. Antenna ya Microstrip
Antena za Microstrip zilipata umaarufu mkubwa katika miaka ya 1970, haswa kwa matumizi ya satelaiti. Antenna ina substrate ya dielectric na kiraka cha chuma. Kipande cha chuma kinaweza kuwa na maumbo mengi tofauti, na antena ya kiraka ya mstatili iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 5 ndiyo ya kawaida zaidi. Antena za microstrip zina wasifu wa chini, zinafaa kwa nyuso zilizopangwa na zisizo za mpango, ni rahisi na za bei nafuu kutengeneza, zina uimara wa juu wakati zimewekwa kwenye nyuso ngumu, na zinaendana na miundo ya MMIC. Zinaweza kupachikwa kwenye uso wa ndege, vyombo vya anga, satelaiti, makombora, magari, na hata vifaa vya rununu na zinaweza kutengenezwa kiholela.
Kielelezo cha 5
4. Antena ya safu
Sifa za mionzi zinazohitajika na programu nyingi haziwezi kupatikana kwa kipengele kimoja cha antena. Mipangilio ya antena inaweza kufanya mionzi kutoka kwa vipengele vilivyounganishwa ili kutoa mionzi ya juu zaidi katika mwelekeo mmoja au zaidi maalum, mfano wa kawaida unaonyeshwa kwenye Mchoro 6.
Kielelezo cha 6
5. Antenna ya kutafakari
Mafanikio ya uchunguzi wa nafasi pia yamesababisha maendeleo ya haraka ya nadharia ya antenna. Kwa sababu ya hitaji la mawasiliano ya masafa marefu, antena za faida kubwa sana lazima zitumike kusambaza na kupokea mawimbi umbali wa mamilioni ya maili. Katika maombi haya, fomu ya antenna ya kawaida ni antenna ya kimfano iliyoonyeshwa kwenye Mchoro 7. Aina hii ya antenna ina kipenyo cha mita 305 au zaidi, na ukubwa huo mkubwa ni muhimu ili kufikia faida kubwa inayohitajika kupitisha au kupokea ishara mamilioni ya maili mbali. Aina nyingine ya kiakisi ni kiakisi cha kona, kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 7 (c).
Kielelezo cha 7
6. Antena za Lenzi
Lenzi hutumiwa kimsingi kugongana nishati iliyotawanyika ya tukio ili kuizuia kuenea katika mwelekeo usiohitajika wa mionzi. Kwa kubadilisha ipasavyo jiometri ya lenzi na kuchagua nyenzo sahihi, wanaweza kubadilisha aina mbalimbali za nishati tofauti kuwa mawimbi ya ndege. Zinaweza kutumika katika programu nyingi kama vile antena za kiakisi kimfano, hasa katika masafa ya juu zaidi, na saizi na uzito wao huwa mkubwa sana katika masafa ya chini. Antena za lenzi zimeainishwa kulingana na nyenzo zao za ujenzi au maumbo ya kijiometri, ambayo baadhi yake yameonyeshwa kwenye Mchoro 8.
Kielelezo cha 8
Ili kujifunza zaidi kuhusu antena, tafadhali tembelea:
Muda wa kutuma: Jul-19-2024
