1. Einführung in Antennen
Eine Antenne ist eine Übergangsstruktur zwischen Freiraum und einer Übertragungsleitung, wie in Abbildung 1 dargestellt. Die Übertragungsleitung kann die Form einer Koaxialleitung oder eines Hohlrohrs (Wellenleiter) haben, das zur Übertragung elektromagnetischer Energie von einer Quelle verwendet wird zu einer Antenne oder von einer Antenne zu einem Empfänger.Erstere ist eine Sendeantenne und letztere ist eine EmpfangsantenneAntenne.
Abbildung 1 Übertragungsweg elektromagnetischer Energie
Die Übertragung des Antennensystems im Übertragungsmodus von Abbildung 1 wird durch das Thevenin-Äquivalent dargestellt, wie in Abbildung 2 gezeigt, wobei die Quelle durch einen idealen Signalgenerator dargestellt wird, die Übertragungsleitung durch eine Leitung mit der charakteristischen Impedanz Zc dargestellt wird und die Antenne wird durch eine Last ZA repräsentiert [ZA = (RL + Rr) + jXA].Der Lastwiderstand RL stellt die mit der Antennenstruktur verbundenen Leitungs- und dielektrischen Verluste dar, während Rr den Strahlungswiderstand der Antenne darstellt und die Reaktanz XA zur Darstellung des Imaginärteils der mit der Antennenstrahlung verbundenen Impedanz verwendet wird.Unter idealen Bedingungen sollte die gesamte von der Signalquelle erzeugte Energie auf den Strahlungswiderstand Rr übertragen werden, der zur Darstellung der Strahlungsfähigkeit der Antenne dient.In praktischen Anwendungen kommt es jedoch aufgrund der Eigenschaften der Übertragungsleitung und der Antenne zu Leiter-Dielektrikum-Verlusten sowie zu Verlusten, die durch Reflexion (Fehlanpassung) zwischen Übertragungsleitung und Antenne verursacht werden.Unter Berücksichtigung der internen Impedanz der Quelle und unter Vernachlässigung der Übertragungsleitungs- und Reflexionsverluste (Fehlanpassung) wird der Antenne bei konjugierter Anpassung die maximale Leistung bereitgestellt.
Figur 2
Aufgrund der Fehlanpassung zwischen der Übertragungsleitung und der Antenne überlagert sich die von der Schnittstelle reflektierte Welle mit der von der Quelle zur Antenne einfallenden Welle und bildet eine stehende Welle, die eine Energiekonzentration und -speicherung darstellt und ein typisches Resonanzgerät darstellt.Ein typisches Stehwellenmuster wird durch die gestrichelte Linie in Abbildung 2 dargestellt. Wenn das Antennensystem nicht richtig ausgelegt ist, kann die Übertragungsleitung größtenteils als Energiespeicherelement und nicht als Wellenleiter und Energieübertragungsgerät fungieren.
Die durch Übertragungsleitung, Antenne und stehende Wellen verursachten Verluste sind unerwünscht.Leitungsverluste können durch die Auswahl verlustarmer Übertragungsleitungen minimiert werden, während Antennenverluste durch Reduzierung des durch RL in Abbildung 2 dargestellten Verlustwiderstands reduziert werden können. Stehende Wellen können reduziert und die Energiespeicherung in der Leitung kann durch Anpassung der Impedanz minimiert werden der Antenne (Last) mit der charakteristischen Impedanz der Leitung.
In drahtlosen Systemen sind Antennen normalerweise zusätzlich zum Empfangen oder Senden von Energie erforderlich, um die abgestrahlte Energie in bestimmte Richtungen zu verstärken und die abgestrahlte Energie in andere Richtungen zu unterdrücken.Daher müssen neben Detektionsgeräten auch Antennen als Richtgeräte eingesetzt werden.Antennen können je nach Bedarf in verschiedenen Formen vorliegen.Es kann sich um einen Draht, eine Apertur, ein Patch, eine Elementanordnung (Array), einen Reflektor, eine Linse usw. handeln.
In drahtlosen Kommunikationssystemen gehören Antennen zu den kritischsten Komponenten.Ein gutes Antennendesign kann die Systemanforderungen reduzieren und die Gesamtsystemleistung verbessern.Ein klassisches Beispiel ist das Fernsehen, wo der Rundfunkempfang durch den Einsatz leistungsstarker Antennen verbessert werden kann.Antennen sind für Kommunikationssysteme das, was Augen für Menschen sind.
2. Antennenklassifizierung
Die Hornantenne ist eine Planarantenne, eine Mikrowellenantenne mit kreisförmigem oder rechteckigem Querschnitt, die sich am Ende des Hohlleiters allmählich öffnet.Es ist die am weitesten verbreitete Art von Mikrowellenantenne.Sein Strahlungsfeld wird durch die Größe der Hornöffnung und die Ausbreitungsart bestimmt.Unter anderem kann der Einfluss der Hornwand auf die Strahlung mithilfe des Prinzips der geometrischen Beugung berechnet werden.Wenn die Länge des Horns unverändert bleibt, nehmen die Aperturgröße und die quadratische Phasendifferenz mit zunehmendem Hornöffnungswinkel zu, die Verstärkung ändert sich jedoch nicht mit der Aperturgröße.Wenn das Frequenzband des Horns erweitert werden muss, ist es notwendig, die Reflexion am Hals und an der Öffnung des Horns zu reduzieren;Die Reflexion nimmt mit zunehmender Blendengröße ab.Der Aufbau der Hornantenne ist relativ einfach und auch das Strahlungsmuster ist relativ einfach und leicht zu steuern.Sie wird im Allgemeinen als Mittelrichtantenne verwendet.In der Mikrowellen-Relaiskommunikation werden häufig Parabolreflektor-Hornantennen mit großer Bandbreite, geringen Nebenkeulen und hohem Wirkungsgrad eingesetzt.
RM-DCPHA105145-20(10,5-14,5GHz)
RM-BDHA1850-20 (18–50 GHz)
RM-SGHA430-10 (1,70–2,60 GHz)
2. Mikrostreifenantenne
Die Struktur einer Mikrostreifenantenne besteht im Allgemeinen aus einem dielektrischen Substrat, einem Strahler und einer Grundplatte.Die Dicke des dielektrischen Substrats ist viel kleiner als die Wellenlänge.Die dünne Metallschicht an der Unterseite des Substrats ist mit der Erdungsebene verbunden, und die dünne Metallschicht mit einer bestimmten Form wird auf der Vorderseite durch einen Fotolithographieprozess als Strahler hergestellt.Die Form des Heizkörpers kann je nach Bedarf vielfältig verändert werden.
Der Aufstieg der Mikrowellen-Integrationstechnologie und neuer Herstellungsverfahren haben die Entwicklung von Mikrostreifenantennen vorangetrieben.Im Vergleich zu herkömmlichen Antennen sind Mikrostreifenantennen nicht nur klein, leicht, haben ein niedriges Profil, lassen sich leicht anpassen, sondern sind auch einfach zu integrieren, kostengünstig, für die Massenproduktion geeignet und bieten außerdem die Vorteile diversifizierter elektrischer Eigenschaften .
RM-MA424435-22 (4,25–4,35 GHz)
RM-MA25527-22 (25,5-27 GHz)
Die Wellenleiter-Schlitzantenne ist eine Antenne, die die Schlitze in der Wellenleiterstruktur nutzt, um Strahlung zu erzielen.Es besteht normalerweise aus zwei parallelen Metallplatten, die einen Wellenleiter mit einem schmalen Spalt zwischen den beiden Platten bilden.Wenn elektromagnetische Wellen den Wellenleiterspalt passieren, tritt ein Resonanzphänomen auf, wodurch ein starkes elektromagnetisches Feld in der Nähe des Spalts erzeugt wird, um Strahlung zu erzielen.Aufgrund ihrer einfachen Struktur kann die Wellenleiter-Schlitzantenne eine breitbandige und hocheffiziente Strahlung erzielen und wird daher häufig in den Bereichen Radar, Kommunikation, drahtlose Sensoren und anderen Bereichen im Mikrowellen- und Millimeterwellenbereich eingesetzt.Zu seinen Vorteilen gehören eine hohe Strahlungseffizienz, Breitbandeigenschaften und eine gute Entstörungsfähigkeit, weshalb es von Ingenieuren und Forschern bevorzugt wird.
RM-PA7087-43 (71–86 GHz)
RM-PA1075145-32 (10,75–14,5 GHz)
RM-SWA910-22 (9-10 GHz)
Die bikonische Antenne ist eine Breitbandantenne mit bikonischer Struktur, die sich durch einen breiten Frequenzgang und eine hohe Strahlungseffizienz auszeichnet.Die beiden konischen Teile der bikonischen Antenne sind symmetrisch zueinander.Durch diesen Aufbau kann eine effektive Abstrahlung in einem breiten Frequenzband erreicht werden.Es wird üblicherweise in Bereichen wie Spektrumanalyse, Strahlungsmessung und EMV-Prüfung (elektromagnetische Verträglichkeit) eingesetzt.Es verfügt über eine gute Impedanzanpassung und Strahlungseigenschaften und eignet sich für Anwendungsszenarien, die mehrere Frequenzen abdecken müssen.
RM-BCA2428-4 (24-28 GHz）
RM-BCA218-4 (2–18 GHz)
Bei der Spiralantenne handelt es sich um eine Breitbandantenne mit Spiralstruktur, die sich durch einen breiten Frequenzgang und eine hohe Strahlungseffizienz auszeichnet.Die Spiralantenne erreicht durch die Struktur von Spiralspulen Polarisationsvielfalt und breitbandige Strahlungseigenschaften und eignet sich für Radar-, Satellitenkommunikations- und drahtlose Kommunikationssysteme.
RM-PSA0756-3 (0,75–6 GHz)
RM-PSA218-2R (2-18 GHz)
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Zeitpunkt der Veröffentlichung: 14. Juni 2024
