Een antenne is een metalen zendapparaat dat radio-elektromagnetische golven uitzendt en ontvangt tussen het elektrische circuit en de ruimte. Deze apparaten zijn verkrijgbaar in verschillende maten en vormen, waarbij de kleine antennes op uw dak worden gebruikt om tv te kijken en de grote antennes worden gebruikt om signalen op te vangen op miljoenen kilometers afstand van satellieten. Er zijn verschillende soorten antennes is beschikbaar waar elke antenne voornamelijk is ontworpen voor het verzenden en ontvangen van signalen in een bepaald frequentiebereik op basis van zijn vorm en grootte, zoals draad, dipool, lus, korte dipool, diafragma, monopool, lens, slot, hoorn, enz. Dit artikel bespreekt een overzicht van een van de soorten antennes, namelijk - lens antenne , en het werken met applicaties.
Wat is lensantenne?
Het driedimensionale elektromagnetische apparaat dat voornamelijk wordt gebruikt voor toepassingen met hogere frequenties, staat bekend als een lensantenne. Deze antenne bevat een elektromagnetische lens met voeding en is vergelijkbaar met een glazen lens die wordt gebruikt in het optische domein. Deze antenne maakt gebruik van een gebogen oppervlak voor zowel transmissie als ontvangst. Deze antennes zijn vervaardigd met glas, waar zowel de convergerende als de divergerende lenseigenschappen worden gevolgd. Het frequentiebereik van de lensantenne loopt van 1000 MHz tot 3000 MHz.
De functie van een lensantenne is het genereren van een vlak golffront uit sferische, gecontroleerde diafragma-verlichting, collimerende elektromagnetische stralen, vormt de voorkant van de inkomende golf bij zijn focus en produceert directionele kenmerken.
Ontwerp lensantenne
Lensantenne is voornamelijk ontworpen om signalen binnen het microgolffrequentiebereik te verzenden en te ontvangen. Als we aannemen dat een optische lens van het convergerende type aanwezig is op een specifieke positie en dat er een energiebron aanwezig is in het brandpunt dat de energie produceert op een brandpuntsafstand langs de as van de optische lens in de zendmodus.
We moeten ons er allemaal van bewust zijn dat vanuit optisch oogpunt wanneer het licht op de buitenkant van de lens valt, het door de breking verdraait. Hier hangt de manier van verdraaien van lichtenergie voornamelijk af van het materiaal en de curve waaruit de lens is gemaakt.
Dientengevolge, wanneer de voedingsantenne zoals een dipool- of hoornantenne aanwezig is in het brandpunt dat beschikbaar is aan de linkerkant van de lens, kan het opkomende sferische golffront van de bron dat afwijkt van de natuur, invallen vanaf het oppervlak van de antenne.
Dus zodra de stralen er na de inval doorheen stromen, zullen de afwijkende stralen collimeren vanwege breking en worden ze veranderd in vlakke golffronten. De parallelle stralen worden dus bereikt aan de rechterkant van de optische lens. Zo wordt het signaal van de antenne met een voedingselement overgedragen. Evenzo, als deze antenne is gemaakt van diëlektrisch materiaal, worden de elektromagnetische RF-signalen op dezelfde manier gecollimeerd en verder verzonden.
Beschouw nu de volgende antenne in ontvangstmodus. In deze modus vallen de parallelle stralen op het convergerende lensoppervlak, in het brandpunt aan de linkerkant van de lens convergeert vanwege het brekingsmechanisme. Dit proces wordt dus gebruikt zodra het wordt gebruikt voor de ontvangstmodus.
Hier moet worden opgemerkt dat om betere focuseigenschappen bij radiofrequentie te bereiken, het medium een brekingsindex kleiner dan één moet hebben. Dit leidt dus tot het geven van rechte golffronten, zelfs als de brekingsindex van het materiaal laag/hoog is.
Lensantenne werkt
De werking van de lensantenne is hetzelfde als een optische lens. In lensmateriaal hebben de microgolfsignalen een andere fasesnelheid dan in lucht, dus de veranderende lensdikte vertraagt eenvoudigweg de microgolfsignalen die er in verschillende hoeveelheden doorheen gaan, de richting van de golven en het veranderen van de vorm van het golffront.
Deze antenne gebruikt de eigenschappen van convergentie en divergentie van een lens om zowel signalen te verzenden als te ontvangen. Dit type antennes wordt geleverd met een dipool-/hoornantenne bij de lens. Hier hangt de lensgrootte voornamelijk af van de werkfrequentie, dus als de werkfrequentie hoger is, is de lens kleiner. Dus bij hoge frequenties worden deze antennes gebruikt omdat ze bij lagere frequenties wat omvangrijk kunnen zijn.
In een parabolische reflectie r, we hebben gezien dat de uitgezonden energie van het voedingselement in het brandpunt van de reflector zijn oppervlak bereikt en vervolgens de microgolven verandert die bolvormig worden uitgestraald in vlakke golven. Dus het verbetert de directiviteit.
Op dezelfde manier gedraagt de puntbron zich in het geval van een lensantenne als de voeding die de microgolfenergie naar het oppervlak van de optische lens produceert. Dus dit optische oppervlak zorgt ervoor dat de uitgestraalde sferische golffronten veranderen in gecollimeerde golffronten.
Hier valt op dat de collimatielens is gemaakt met een diëlektrisch materiaal dat de eindige diëlektrische constante waarde bezit. Deze kunnen echter ook worden gemaakt met materialen die onder de eenheid van brekingsindex bij RF vertonen.
Soorten lensantennes
Er zijn twee typen lensantennes met vertragingslensantennes en snelle lensantennes die hieronder worden besproken.
Lensantenne met vertraging
Een vertragingslens of langzame golflensantenne kan worden gedefinieerd als een antenne die vertraging veroorzaakt in de lopende golffronten vanwege de lensmedia. Soms worden dit soort antennes ook diëlektrische lenzen genoemd. De weergave van de diëlektrische lensactie van de antenne wordt hieronder weergegeven.
In dit type antenne bewegen de radiogolven heel langzaam in het lensmedium dan in de vrije ruimte, de brekingsindex is groter dan één. Aldus wordt de lengte van het pad vergroot door door het medium van de lens te gaan.
Dit is hetzelfde als een gewone optische lensactie op het licht. Omdat vaste delen van de lens de lengte van het pad vergroten, focust een convergerende lens zoals een bolle lens radiogolven en verspreidt een divergerende lens zoals een concave lens radiogolven zoals bij gewone lenzen. Deze lenzen zijn gemaakt met diëlektrische materialen en plaatstructuren in het H-vlak.
Delay-lensantenne wordt ingedeeld in twee typen op basis van het diëlektrische materiaaltype dat voor de constructie wordt gebruikt: metalen diëlektrische lens en niet-metalen diëlektrische lens.
Snelle lensantenne
In een antenne met snelle lens of snelle golflens bewegen de radiogolven veel sneller binnen het lensmedium in vergelijking met in de vrije ruimte, dus de brekingsindex is lager dan één, dus de lengte van het optische pad wordt verkleind door door het lensmedium te gaan . Soms wordt deze antenne ook wel een E-plane metalen plaatantenne genoemd.
Dit type antenne heeft geen analoog in gewone optische materialen, dus vindt het plaats doordat de fasesnelheid van de radiogolven in golfgeleiders hoger is dan de lichtsnelheid. Omdat vaste delen van de lens de lengte van het pad verkleinen, focust een convergerende lens zoals een concave lens radiogolven en een divergerende lens zoals een bolle lens is het tegenovergestelde van gewone optische lenzen. Deze lenzen zijn gemaakt met E-plane plaatstructuren en metamaterialen met een negatieve index.
Voor-en nadelen
De voordelen van lensantenne omvatten het volgende.
- Het heeft een smalle bundelbreedte, lage ruistemperatuur, hoge versterking en lage zijlobben.
- De opbouw van deze antennes is compacter.
- Deze zijn minder zwaar in vergelijking met parabolische reflectoren en hoornantennes.
- Het heeft een betere ontwerptolerantie.
- De feed & feed-ondersteuning in deze antenne belemmert het diafragma niet.
- De straal kan onder een hoek worden verplaatst ten opzichte van de as.
- Het biedt meer flexibiliteit binnen ontwerptolerantie, dus draaien binnen deze antenne is haalbaar.
- Het wordt gebruikt voor extreem hoogfrequente toepassingen.
De nadelen van lensantennes omvatten het volgende.
- Lenzen zijn vooral bij lagere frequenties omvangrijk.
- Complexiteit binnen het ontwerp.
- Deze zijn duur voor dezelfde specificaties in vergelijking met reflectoren.
toepassingen
De toepassingen van lensantennes omvatten het volgende.
- Deze zijn geschikt voor frequenties boven de 3 GHz.
- Gebruikt als de breedbandantenne.
- Deze worden voornamelijk gebruikt voor microgolffrequentietoepassingen.
- De convergerende eigenschappen van deze antenne kunnen worden gebruikt om een groot aantal antennes te ontwikkelen, parabolische reflectorantennes genaamd, en deze worden daarom veel gebruikt binnen satellietcommunicatie.
- Deze worden gebruikt als collimerende elementen in high-gain microgolfsystemen zoals radiotelescopen, millimetergolven radar & satellietantennes.
Dit is dus een overzicht van lensantennes – werken met applicaties. Deze antennes zijn voornamelijk bedoeld om eigenaren en exploitanten van locaties een oplossing te bieden door betere mobiele connectiviteit te bieden die gemakkelijker te implementeren en goedkoper is. Hier is een vraag voor u, wat is een hoornantenne?
