Un'antenna è un dispositivo di trasmissione metallico che trasmette e riceve onde elettromagnetiche radio tra il circuito elettrico e lo spazio. Questi dispositivi sono disponibili in diverse dimensioni e forme in cui le piccole antenne possono essere trovate sul tetto utilizzate per guardare la TV e le grandi antenne vengono utilizzate per catturare segnali a milioni di chilometri di distanza dai satelliti. Ci sono diversi tipi di antenna È disponibile dove ogni antenna è progettata principalmente per trasmettere e ricevere segnali in un determinato intervallo di frequenza in base alla sua forma e dimensione come filo, dipolo, loop, dipolo corto, apertura, monopolo, lente, slot, corno, ecc. Questo articolo discute una panoramica di uno dei tipi di antenna vale a dire - antenna a lente e il suo funzionamento con le applicazioni.
Che cos'è l'antenna dell'obiettivo?
Il dispositivo elettromagnetico tridimensionale utilizzato principalmente per applicazioni a frequenza più elevata è noto come antenna a lente. Questa antenna include una lente elettromagnetica con alimentazione ed è simile a una lente di vetro utilizzata nel dominio ottico. Questa antenna utilizza una superficie curva sia per la trasmissione che per la ricezione. Queste antenne sono fabbricate con vetro, ovunque vengano seguite le proprietà delle lenti convergenti e divergenti. La gamma di frequenza dell'antenna dell'obiettivo varia da 1000 MHz a 3000 MHz.
IL funzione di un'antenna a lente è quello di generare un fronte d'onda piano da sferico, controllare l'illuminazione dell'apertura, collimare i raggi elettromagnetici, formare il fronte dell'onda in arrivo al suo fuoco e produrre caratteristiche direzionali.
Design dell'antenna dell'obiettivo
L'antenna dell'obiettivo è progettata principalmente per trasmettere e ricevere segnali all'interno della gamma di frequenze delle microonde. Se consideriamo che una lente ottica di tipo convergente è presente in una posizione specifica e una fonte di energia è presente nel punto focale che produce l'energia a una distanza di lunghezza focale lungo l'asse della lente ottica in modalità di trasmissione.
Dovremmo tutti essere consapevoli che dal punto di vista ottico quando la luce cade all'esterno dell'obiettivo, si attorciglia a causa della rifrazione. Qui, il modo di torcere l'energia luminosa dipende principalmente dal materiale e dalla curva da cui è realizzata la lente.
Di conseguenza, ogni volta che l'antenna di alimentazione come un dipolo o un'antenna a tromba è presente nel punto focale disponibile a sinistra dell'obiettivo, il fronte d'onda sferico emergente dalla sorgente che devia dalla natura può essere incidente dalla superficie dell'antenna.
Quindi, una volta che i raggi lo attraversano dopo l'incidenza, i raggi devianti collimeranno a causa della rifrazione e si trasformeranno in fronti d'onda piatti. Pertanto, i raggi paralleli vengono raggiunti sul lato destro della lente ottica. In questo modo viene trasmesso il segnale dell'antenna con un elemento di alimentazione. Allo stesso modo, se questa antenna è realizzata con un materiale dielettrico, i segnali elettromagnetici RF vengono collimati nello stesso modo e ulteriormente trasmessi.
Consideriamo ora la seguente antenna in modalità di ricezione. In questa modalità, i raggi paralleli incidono sulla superficie della lente convergente, nel punto focale sul lato sinistro della lente converge a causa del meccanismo di rifrazione. Quindi, questo processo viene utilizzato una volta utilizzato per la modalità di ricezione.
Qui, va notato che per ottenere migliori proprietà di focalizzazione a radiofrequenza, il mezzo deve avere un indice di rifrazione inferiore all'unità. Quindi questo porta a dare fronti d'onda dritti anche quando l'indice di rifrazione del materiale è basso/alto.
Antenna lente funzionante
Il funzionamento dell'antenna dell'obiettivo è lo stesso di un obiettivo ottico. Nel materiale della lente, i segnali a microonde hanno una velocità di fase diversa rispetto all'aria, quindi il cambiamento dello spessore della lente ritarda semplicemente i segnali a microonde trasmessi attraverso di essa in quantità diverse, la direzione delle onde e la modifica della forma del fronte d'onda.
Questa antenna utilizza le proprietà di convergenza e divergenza di una lente per trasmettere e ricevere segnali. Questi tipi di antenne includono un'antenna a dipolo/a tromba con l'obiettivo. Qui, la dimensione dell'obiettivo dipende principalmente dalla frequenza operativa, quindi quando la frequenza operativa è più alta, l'obiettivo è di dimensioni inferiori. Quindi alle alte frequenze, queste antenne vengono utilizzate perché, a frequenze più basse, possono essere piuttosto ingombranti.
In un riflettore parabolico r, abbiamo visto che l'energia emessa dall'elemento di alimentazione al fuoco del riflettore raggiunge la sua superficie quindi trasforma le microonde che vengono irradiate sfericamente in onde piane. Quindi migliora la direttività.
Allo stesso modo nel caso di un'antenna a lente, la sorgente puntiforme si comporta come l'alimentazione che produce l'energia a microonde sulla superficie della lente ottica. Quindi questa superficie ottica alimenta i fronti d'onda sferici irradiati per trasformarsi in uno collimato.
Qui, è da notare che la lente di collimazione è realizzata con un materiale dielettrico che possiede il valore della costante dielettrica finita. Tuttavia, questi possono anche essere realizzati con materiali che presentano un indice di rifrazione inferiore all'unità a RF.
Tipi di antenne con obiettivo
Esistono due tipi di antenna con lente ritardata dell'antenna e antenna con lente veloce che sono discussi di seguito.
Antenna con obiettivo ritardato
Una lente di ritardo o un'antenna con lente a onda lenta può essere definita come un'antenna che provoca un ritardo nei fronti d'onda in movimento a causa del mezzo della lente. A volte, questi tipi di antenne sono anche chiamati lenti dielettriche. Di seguito è mostrata la rappresentazione dell'azione della lente dielettrica dell'antenna.
In questo tipo di antenna le onde radio si muovono molto lentamente nel mezzo della lente che nello spazio libero, l'indice di rifrazione è maggiore di uno. Pertanto, la lunghezza del percorso viene aumentata passando attraverso il mezzo della lente.
Questo è lo stesso di una normale azione della lente ottica sulla luce. Poiché le parti solide della lente migliorano la lunghezza del percorso, una lente convergente come una lente convessa focalizza le onde radio e una lente divergente come una lente concava disperde le onde radio come nelle normali lenti. Queste lenti sono realizzate con materiali dielettrici e strutture a piastra H-plane.
L'antenna con lente di ritardo è classificata in due tipi in base al tipo di materiale dielettrico utilizzato per la costruzione: lente dielettrica metallica e lente dielettrica non metallica.
Antenna con obiettivo veloce
In un'antenna Fast lens o fast wave lens, le onde radio si muovono molto più velocemente all'interno del mezzo dell'obiettivo rispetto allo spazio libero, quindi l'indice di rifrazione è inferiore a uno, quindi la lunghezza del percorso ottico viene ridotta passando attraverso il mezzo dell'obiettivo . A volte, questa antenna è anche conosciuta come antenna a piastra metallica E-plane.
Questo tipo di antenna non ha analoghi all'interno dei normali materiali ottici, quindi avviene a causa della velocità di fase delle onde radio all'interno delle guide d'onda superiore alla velocità della luce. Poiché le parti solide della lente riducono la lunghezza del percorso, una lente convergente come una lente concava focalizza le onde radio e una lente divergente come una lente convessa è opposta alle normali lenti ottiche. Queste lenti sono realizzate con strutture a piastra E-plane e metamateriali a indice negativo.
Vantaggi e svantaggi
IL vantaggi dell'antenna dell'obiettivo include il seguente.
- Ha una larghezza del fascio stretta, bassa temperatura del rumore, alto guadagno e lobi laterali bassi.
- La struttura di queste antenne è più compatta.
- Questi sono meno pesanti rispetto ai riflettori parabolici e alle antenne a tromba.
- Ha una migliore tolleranza di progettazione.
- Il supporto di alimentazione e alimentazione in questa antenna non ostruisce l'apertura.
- La trave può essere spostata angolarmente rispetto all'asse.
- Fornisce una maggiore flessibilità all'interno della tolleranza di progettazione, quindi è possibile eseguire la torsione all'interno di questa antenna.
- Viene utilizzato per applicazioni ad altissima frequenza.
IL svantaggi delle antenne a lente include il seguente.
- Le lenti sono ingombranti soprattutto alle frequenze più basse.
- Complessità all'interno del design.
- Questi sono costosi per le stesse specifiche rispetto ai riflettori.
Applicazioni
IL applicazioni di antenne a lente include il seguente.
- Questi sono adatti per frequenze superiori a 3 GHz.
- Utilizzato come l'antenna a banda larga.
- Questi sono utilizzati principalmente per applicazioni di frequenza a microonde.
- Le proprietà convergenti di questa antenna possono essere utilizzate per sviluppare un'ampia gamma di antenne chiamate antenne a riflettore parabolico, quindi queste sono ampiamente utilizzate nelle comunicazioni satellitari.
- Questi sono utilizzati come elementi di collimazione all'interno di sistemi a microonde ad alto guadagno come radiotelescopi, onde millimetriche radar e antenne satellitari.
Così, questo è una panoramica delle antenne lente – lavorare con le applicazioni. Queste antenne sono arrivate principalmente per fornire una soluzione ai proprietari e agli operatori dei locali fornendo una migliore connettività mobile che è più facile da implementare e meno costosa. Ecco una domanda per te, cos'è un'antenna a tromba?
