Ang antenna ay isang metallic transmission device na nagpapadala at tumatanggap ng mga radio electromagnetic wave sa pagitan ng electric circuit at space. Available ang mga device na ito sa iba't ibang laki at hugis kung saan makikita ang maliliit na antenna sa iyong bubong na ginagamit para manood ng TV at ang malalaking antenna ay ginagamit para kumuha ng mga signal na milyun-milyong milya ang layo mula sa mga satellite. meron iba't ibang uri ng antenna s available kung saan ang bawat antenna ay pangunahing idinisenyo para sa pagpapadala at pagtanggap ng mga signal sa isang partikular na hanay ng frequency batay sa hugis at sukat nito tulad ng wire, dipole, loop, short dipole, aperture, monopole, lens, slot, horn, atbp. Tinatalakay ng artikulong ito isang pangkalahatang-ideya ng isa sa mga uri ng antenna - antena ng lens , at gumagana ito sa mga application.
Ano ang Lens Antenna?
Ang three-dimensional na electromagnetic device na pangunahing ginagamit para sa mas mataas na frequency application ay kilala bilang isang lens antenna. Ang antenna na ito ay may kasamang electromagnetic lens na may feed at ito ay katulad ng isang glass lens na ginagamit sa optical domain. Gumagamit ang antenna na ito ng curved surface para sa parehong transmission at reception. Ang mga antenna na ito ay gawa sa salamin, kung saan sinusunod ang nagtatagpo pati na rin ang mga diverging na katangian ng lens. Ang hanay ng dalas ng lens antenna ay mula 1000 MHz hanggang 3000 MHz.
Ang function ng isang lens antenna ay upang makabuo ng plane wavefront mula sa spherical, control aperture illumination, collimate electromagnetic rays, bumubuo sa harap ng papasok na wave sa focus nito at gumagawa ng mga directional na katangian.
Disenyo ng Lens Antenna
Ang lens antenna ay pangunahing idinisenyo upang magpadala at tumanggap ng mga signal sa loob ng saklaw ng dalas ng microwave. Kung isasaalang-alang namin ang isang converging type na optical lens ay naroroon sa isang partikular na posisyon at ang pinagmumulan ng enerhiya ay naroroon sa focal point na gumagawa ng enerhiya sa isang focal length na distansya kasama ang optical lens axis sa transmitting mode.
Dapat tayong lahat ay magkaroon ng kamalayan na mula sa optical point of view kapag ang ilaw ay bumaba sa labas ng lens pagkatapos ito ay umiikot dahil sa repraksyon. Dito, ang paraan ng pag-twist ng light energy ay higit sa lahat ay nakasalalay sa materyal at curve kung saan ginawa ang lens.
Bilang resulta, sa tuwing ang feed antenna tulad ng dipole o horn antenna ay naroroon sa focal point na available sa kaliwa ng lens, ang umuusbong na spherical wavefront mula sa pinagmulan na lumilihis sa kalikasan ay maaaring insidente mula sa ibabaw ng antenna.
Kaya, sa sandaling dumaloy ang mga sinag sa pamamagitan nito pagkatapos ng insidente, ang mga lumilihis na sinag ay mag-collimate dahil sa repraksyon at magiging mga flat wavefront. Kaya, ang mga parallel ray ay natatamo sa kanang bahagi ng optical lens. Tulad nito, ipinapadala ang signal ng antenna na may elemento ng feed. Katulad nito, kung ang antenna na ito ay ginawa gamit ang isang dielectric na materyal, kung gayon ang mga RF electromagnetic signal ay magkakasama sa parehong paraan at higit pang ipinapadala ang mga ito.
Ngayon isaalang-alang ang sumusunod na antenna sa receiving mode. Sa mode na ito, ang mga parallel ray ay mangyayari sa converging lens surface, sa focal point sa kaliwang bahagi ng lens converges dahil sa refraction mechanism. Kaya, ang prosesong ito ay ginagamit kapag ito ay ginamit para sa mode ng pagtanggap.
Dito, dapat pansinin na upang makamit ang mas mahusay na pagtutuon ng mga katangian sa dalas ng radyo, ang daluyan ay dapat magkaroon ng isang refractive index sa ibaba ng pagkakaisa. Kaya humahantong ito sa pagbibigay ng mga tuwid na wavefront kahit na mababa/mataas ang refractive index ng materyal.
Gumagana ang Lens Antenna
Ang lens antenna na gumagana ay pareho sa isang optical lens. Sa materyal ng lens, ang mga signal ng microwave ay may iba't ibang bilis ng phase kaysa sa hangin, kaya ang pagbabago ng kapal ng lens ay naaantala lamang ang mga signal ng microwave na nagpapadala dito sa iba't ibang dami, ang direksyon ng mga alon at ang pagbabago ng hugis ng wavefront.
Ang antenna na ito ay gumagamit ng mga katangian ng convergence at divergence ng isang lens upang magpadala at tumanggap ng mga signal. Kasama sa mga ganitong uri ng antenna ang isang dipole/horn antenna na may lens. Dito, ang laki ng lens ay pangunahing nakadepende sa operating frequency kaya kapag ang operating frequency ay mas mataas, ang lens ay mas maliit sa laki. Kaya sa mga mataas na frequency, ang mga antenna na ito ay ginagamit dahil, sa mas mababang mga frequency, maaari silang medyo malaki.
Sa isang parabolic reflecto r, nakita natin na ang ibinubuga na enerhiya mula sa elemento ng feed sa pokus ng reflector ay umabot sa ibabaw nito pagkatapos ay binabago nito ang mga microwave na kung saan ay spherically radiated sa eroplano waves. Kaya pinahuhusay nito ang direktiba.
Sa parehong paraan sa kaso ng isang lens antenna, gumaganap ang point source tulad ng feed na gumagawa ng microwave energy sa optical lens surface. Kaya pinapagana ng optical surface na ito ang radiated spherical wavefronts na magbago sa collimated one.
Dito, kapansin-pansin na ang collimating lens ay ginawa gamit ang isang dielectric na materyal na nagtataglay ng finite dielectric constant value. Gayunpaman, ang mga ito ay maaari ding gawin gamit ang mga materyales na nagpapakita sa ibaba ng pagkakaisa ng refractive index sa RF.
Mga Uri ng Lens Antenna
Mayroong dalawang uri ng lens antenna delay lens antenna at fast lens antenna na tinatalakay sa ibaba.
Antala ng Lens Antenna
Ang delay lens o slow wave lens antenna ay maaaring tukuyin bilang isang antenna na nagdudulot ng retardation sa mga naglalakbay na wave front dahil sa lens media. Minsan, ang mga ganitong uri ng antenna ay tinatawag ding dielectric lens. Ang representasyon ng pagkilos ng dielectric lens ng antenna ay ipinapakita sa ibaba.
Sa ganitong uri ng antenna, ang mga radio wave ay gumagalaw nang napakabagal sa medium ng lens kaysa sa libreng espasyo, ang index ng repraksyon ay mas malaki kaysa sa isa. Kaya, ang haba ng landas ay nadagdagan sa pamamagitan ng pagdaan sa daluyan ng lens.
Ito ay kapareho ng isang ordinaryong optical lens na aksyon sa liwanag. Dahil ang mga solidong bahagi ng lens ay nagpapahusay sa haba ng landas, ang isang converging lens tulad ng convex lens ay tumutuon sa mga radio wave at isang diverging lens tulad ng isang concave lens ay nagpapakalat ng mga radio wave tulad ng sa mga ordinaryong lente. Ang mga lente na ito ay ginawa gamit ang mga dielectric na materyales at H-plane plate na istruktura.
Ang delay lens antenna ay inuri sa dalawang uri batay sa uri ng dielectric na materyal na ginamit para sa konstruksiyon: metallic dielectric lens at non-metallic dielectric lens.
Mabilis na Lens Antenna
Sa isang Fast lens o fast wave lens antenna, ang mga radio wave ay gumagalaw nang napakabilis sa loob ng lens medium kumpara sa free space, kaya ang refraction index ay mas mababa sa isa, kaya ang haba ng optical path ay nababawasan sa pamamagitan ng pagdaan sa buong lens medium . Minsan, kilala rin ang antenna na ito bilang E-plane metal plate antenna.
Ang ganitong uri ng antenna ay walang analog sa loob ng mga ordinaryong optical na materyales, kaya nagaganap ito dahil sa mas mataas na bilis ng phase ng radio wave sa loob ng mga waveguides kaysa sa bilis ng liwanag. Dahil binabawasan ng mga solidong bahagi ng lens ang haba ng landas, ang converging lens tulad ng concave lens ay tumutuon sa mga radio wave at ang diverging lens tulad ng convex lens ay kabaligtaran ng ordinaryong optical lens. Ang mga lente na ito ay ginawa gamit ang mga istruktura ng E-plane plate at mga negatibong-index na metamaterial.
Mga Kalamangan at Kahinaan
Ang pakinabang ng lens antenna isama ang mga sumusunod.
- Mayroon itong makitid na lapad ng sinag, mababang temperatura ng ingay, mataas na nakuha, at mababang lobe sa gilid.
- Ang istraktura ng mga antenna na ito ay mas compact.
- Mas kaunting timbang ang mga ito kumpara sa mga parabolic reflector at horn antenna.
- Ito ay may mas mahusay na disenyo tolerance.
- Ang feed at feed support sa antenna na ito ay hindi humahadlang sa aperture.
- Ang sinag ay maaaring angular na inilipat na may paggalang sa axis.
- Nagbibigay ito ng higit na kakayahang umangkop sa loob ng pagpapaubaya sa disenyo, kaya ang pag-twist sa loob ng antenna na ito ay makakamit.
- Ito ay ginagamit para sa napakataas na dalas ng mga aplikasyon.
Ang mga disadvantages ng lens antennae isama ang mga sumusunod.
- Ang mga lente ay napakalaki sa mas mababang mga frequency lalo na.
- Ang pagiging kumplikado sa loob ng disenyo.
- Ang mga ito ay mahal para sa parehong mga pagtutukoy kumpara sa mga reflector.
Mga aplikasyon
Ang mga aplikasyon ng lens antennae isama ang mga sumusunod.
- Ang mga ito ay angkop para sa higit sa 3 GHz frequency.
- Ginamit tulad ng wideband antenna.
- Ang mga ito ay pangunahing ginagamit para sa mga aplikasyon ng dalas ng microwave.
- Ang mga katangian ng converging ng antenna na ito ay maaaring gamitin upang bumuo ng isang mataas na hanay ng mga antenna na tinatawag na parabolic reflector antenna, kaya ang mga ito ay malawakang ginagamit sa loob ng mga komunikasyon sa satellite.
- Ginagamit ang mga ito bilang mga elemento ng collimating sa loob ng mga high-gain na microwave system tulad ng mga radio telescope, millimeter wave radar at mga satellite antenna.
Kaya, ito ay isang pangkalahatang-ideya ng lens antennae – nagtatrabaho sa mga aplikasyon. Pangunahing dumating ang mga antenna na ito upang magbigay ng solusyon sa mga may-ari at operator ng venue sa pamamagitan ng pagbibigay ng mas magandang koneksyon sa mobile na mas madaling i-deploy at mas mura. Narito ang isang katanungan para sa iyo, ano ang isang horn antenna?
