Antenna a papillon: funzionamento, diagramma di radiazione e sue applicazioni

I sistemi a banda larga sono la soluzione migliore in varie applicazioni elettromagnetiche come radar multi-standard ad alta risoluzione, rilevatori di segnale e comunicazioni. Per i sistemi a banda larga, un'antenna bow-tie è stata identificata come la migliore soluzione per i sistemi a causa della sua impedenza di ingresso a banda larga e della semplice forma planare. È anche considerato un sistema di antenne ad alto guadagno a banda larga una volta associato al magnetico artificiale conduttori . Allo stato attuale, questi antenne sono utilizzati in array a banda larga e orientabili a fascio. Tuttavia, la geometria del papillon dovrebbe essere scelta con cautela se è necessario mantenere un guadagno necessario in una particolare direzione su un'intera gamma di frequenze di interesse. Anche se questa selezione è spesso problematica, perché vari tipi di papillon utilizzano spesso parametri diversi come la lunghezza dei radiatori, l'impedenza di riferimento, l'angolo di svasatura, le impostazioni di misurazione e i materiali. Quindi questo articolo discute una panoramica di a Antenna a farfallino – lavorare con le applicazioni.

Cos'è un'antenna a papillon?

Un'antenna disposta in una configurazione a papillon con due pezzi di filo rigido triangolari o due piastre metalliche piatte triangolari attraverso un punto di alimentazione nello spazio tra i vertici dei triangoli è nota come antenna a papillon. Questo è un tipo comune di antenna con un design biconico bidimensionale. Queste antenne sono spesso utilizzate per la ricezione TV UHF a corto raggio e anche per applicazioni GPR perché hanno una serie di rigorose prestazioni dell'antenna come prestazioni a banda ultralarga, bassa frequenza di funzionamento, minimo squillo, pianificazione, leggerezza e compattezza.

Esistono diversi tipi di antenne per papillon come slot per papillon, patch per papillon stampato a banda larga, fessura per papillon, alimentazione con microstriscia per papillon, slot per papillon curvo alimentato da CPW e triangolare a doppia faccia.

Come funziona un'antenna a papillon?

L'antenna del papillon funziona utilizzando elementi triangolari anziché aste diritte come gli elementi dell'antenna. In questa antenna, gli elementi triangolari sono fissati all'esterno su due lati per formare un papillon. Questi due elementi dell'antenna si toccano quasi al centro. A volte, questa antenna è nota come antenna a farfalla perché sembra una farfalla. Gli elementi del papillon contengono una barra di metallo che blocca l'antenna, quindi è nota come antenna a baffo di gatto. Questo tipo di antenna può sembrare antenne log periodiche, sebbene non siano considerate antenne LP.

La gamma di frequenza dell'antenna ad arco dipende principalmente dal tipo di papillon triangolare o arrotondato. La frequenza del papillon triangolare varia da 2,4 a 6,0 GHz, mentre la frequenza del papillon arrotondato varia da 2,4 a 6,5 ​​GHz. L'antenna a papillon viene utilizzata nelle gamme HFR e UFR. Gli elementi metallici in questa antenna sono elementi risonanti che creano un campo elettrico tra di loro. Quando un'onda elettromagnetica attraversa un campo elettrico e viene generata una corrente che può essere inviata ad un radioricevitore o trasmessa da un radiotrasmettitore.

Quando un ricevitore radio riceve la corrente, questa viene amplificata ed elaborata per comprendere le informazioni codificate nelle onde elettromagnetiche. Mentre in un trasmettitore accade il contrario quando un trasmettitore radio genera un segnale elettrico che viene inviato all'antenna del papillon. Il segnale elettrico eccita il campo elettrico tra i bracci metallici che emette le onde elettromagnetiche nell'aria.

Calcolatrice dell'antenna del papillon

Le seguenti formule vengono utilizzate per calcolare le uscite se conosciamo la frequenza come lunghezza d'onda, larghezza di banda, larghezza, distanza e altezza.

Sappiamo che 'λ' = c/f

Dove 'λ' è la lunghezza d'onda.

'c' è la velocità di propagazione nell'aria.

'f' è la frequenza portante entro MHz.

Lunghezza d'onda

La frequenza operativa è 2400MHz. È la frequenza dell'onda elettromagnetica trasmessa e ricevuta dall'antenna.

La lunghezza d'onda è calcolata come λ' = c/f.

Sappiamo che 'c' = 3×10^8m/sec che è la velocità della luce.

Sostituisci questi valori nell'equazione della lunghezza d'onda sopra.

λ' = c/f => 3×10^8/2400 = > 125 mm.

Larghezza di banda

Per calcolare la larghezza di banda, la formula B = 0,33xf => 0,33 x 2400 = 792 MHz.

Larghezza

Per calcolare la larghezza, la formula è w = 0,375 x λ x 1000 mm

L = 0,375 x 125 x 1000 mm => 46,875 mm.

Distanza

Per calcolare la distanza, abbiamo una formula come D = 0,02066 x λ.

D = 0,02066 x 125 => 2,5825 mm.

Altezza

Per calcolare l'altezza, abbiamo una formula come H= 0,25 x λ.

H= 0,25 x 125 => 31,25 mm.

Diagramma di radiazione dell'antenna del farfallino

Nella progettazione dell'antenna, il diagramma di radiazione è la dipendenza angolare della forza delle onde radio dall'antenna. Quindi, è la deviazione della potenza irradiata attraverso un'antenna come funzione di direzione lontano dall'antenna. Il diagramma di radiazione dell'antenna mostrerà la distribuzione dell'energia irradiata dall'antenna nello spazio.

Il termine Radiazione è usato per indicare l'emissione o la risposta dell'onda all'antenna per specificarne la forza. Può essere tracciato graficamente come posizione angolare e funzione di distanza radiale dall'antenna. Quindi, queste sono rappresentazioni schematiche della distribuzione dell'energia irradiata nello spazio come una funzione di direzione. Il diagramma di radiazione di questa antenna è simile all'antenna a dipolo. La polarizzazione dell'antenna del papillon è verticale e riceverà segnali nella direzione di un cono o le ali della farfalla sono puntate.

Caratteristiche

Le caratteristiche dell'antenna bowtie sono discusse di seguito.

• Questa antenna utilizza elementi triangolari come gli elementi dell'antenna.
• Questo tipo di antenna ha una polarizzazione verticale in modo da ricevere i segnali in direzione delle ali o del cono.
• Queste antenne sono modellate attraverso un filo conduttore piegato.
• Questa antenna ha una larghezza di banda molto migliore rispetto a un'antenna a dipolo a filo sottile.
• Questi tipi di antenne hanno elettrodi in diverse forme come un Sharp BT, un Asymmetric BT, un Broad BT, un Doubled BT e un Blunted BT.

Vantaggi

I vantaggi dell'antenna a papillon includono quanto segue.

• Le antenne del papillon sono leggere.
• Il design e la fabbricazione sono facili.
• Migliore equilibrio all'interno della radiazione.
• Ha una struttura planare e dimensioni compatte.
• La larghezza di banda di questa antenna sarà migliorata con elementi triangolari sopra quelli diritti.
• Queste antenne ricevono segnali frequentemente da un angolo di 60 gradi.
• Il suo design è molto più forte.
• Questi non sono costosi.
• Il riflettore mesh all'interno di questa antenna è molto efficiente rispetto alle antenne yagi.

Gli svantaggi dell'antenna a papillon includono quanto segue.

• Queste antenne hanno scarse efficienze di trasmissione nella fascia bassa della loro gamma di frequenze.
• Queste antenne hanno riflessioni end-fire, caratteristiche di dispersione, larghezza di banda limitata, scarso guadagno ed efficienza.

Applicazioni

IL applicazioni di antenne papillon include il seguente.

• Al momento, queste antenne sono ancora utilizzate in molte applicazioni come 5G, WLAN/LTE/WiMAX multibanda, polarimetria IR, radar a corto raggio e penetrazione nel terreno.
• Un'antenna a papillon viene utilizzata in tutte le applicazioni UWB come radar a penetrazione nel terreno, Wi-Fi, applicazioni wireless e basate su imaging a microonde.
• Queste antenne sono ampiamente utilizzate per applicazioni GPR
• Questi sono spesso usati per la ricezione TV UHF a corto raggio.
• Le applicazioni dell'antenna Bowtie sono le stesse delle antenne a dipolo tranne che con una larghezza di banda più ampia.
• Questa antenna è normalmente utilizzata in applicazioni di comunicazione wireless come antenne satellitari, stazioni base di telefoni cellulari, ecc.
• Questa antenna è anche una scelta perfetta dove è richiesta trasmissione e ricezione a medio e lungo raggio.

Quindi, questa è una panoramica di un papillon antenna - funzionante con applicazioni. Questa antenna è considerata un'antenna biconica in versione bidimensionale che presenta numerosi elementi che sporgono all'interno di uno schema a 360 gradi in due direzioni. Ecco una domanda per te, cos'è un schiera di antenne ?