Anténní pole - Antenna array

Běžný typ antény pole, a reflexní pole UHF televizní anténa. Tento příklad se skládá z osmi dipól poháněné prvky namontován před drátěným sítovým reflektorem. Dipóly ve tvaru X mu poskytují širokou šířku pásma pro pokrytí jak televizních pásem VHF (174–216 MHz), tak UHF (470–700 MHz). Má zisk 5 dB VHF a 12 dB UHF a poměr 18 dB zepředu dozadu.
Velká planární anténa pole a VHF Ruská mobilní protivzdušná obrana radar, Nebo-M. Skládá se ze 175 složených dipól antény. Brzy fázované pole „vyzařovala anténa svislý paprsek ve tvaru vějíře, který bylo možné vodorovně protáhnout vzdušným prostorem před anténou.

An anténní pole (nebo anténa pole) je sada více připojených antény které společně vysílají nebo přijímají jednu anténu rádiové vlny. Jednotlivé antény (tzv elementy) jsou obvykle spojeny s jedním přijímač nebo vysílač podle feedlines které dodávají energii prvkům v konkrétním fáze vztah. Rádiové vlny vyzařované každou jednotlivou anténou se kombinují a překrýt, sčítání (konstruktivně zasahovat ) ke zvýšení výkonu vyzařovaného v požadovaných směrech a zrušení (destruktivně zasahovat ) ke snížení výkonu vyzařovaného v jiných směrech. Podobně, když se používají pro příjem, oddělují se v přijímači oddělené vysokofrekvenční proudy z jednotlivých antén se správným fázovým vztahem, aby se zlepšily signály přijímané z požadovaných směrů a rušily se signály z nežádoucích směrů. Sofistikovanější antény pole mohou mít více modulů vysílače nebo přijímače, každý připojený k samostatnému prvku antény nebo skupině prvků.

Anténní pole může dosáhnout vyšší získat (směrovost ), což je užší paprsek rádiových vln, než kterého by bylo možné dosáhnout jediným prvkem. Obecně platí, že čím větší je počet použitých jednotlivých anténních prvků, tím vyšší je zisk a užší paprsek. Některá anténní pole (například vojenská fázované pole radary) jsou složeny z tisíců jednotlivých antén. Pole lze použít k dosažení vyššího zisku, k uvedení cesty rozmanitost (také zvaný MIMO )[1] což zvyšuje spolehlivost komunikace, zrušení rušení ze specifických směrů elektronicky řídit rádiový paprsek do různých směrů a pro rádiový směr (RDF).[2]

Termín anténní pole nejčastěji znamená a řízené pole skládající se z více identických poháněné prvky všechny připojené k přijímači nebo vysílači. A parazitní pole sestává z jednoho poháněného prvku připojeného k napájecí lince a dalších prvků, které nejsou volány parazitické prvky. Obvykle se jedná o jiný název pro a Anténa Yagi-Uda.

A fázované pole obvykle znamená elektronicky naskenované pole; anténa s řízeným polem, ve které je každý jednotlivý prvek připojen k vysílači nebo přijímači prostřednictvím a fázový posunovač řízen počítačem. Paprsek rádiových vln lze elektronicky řídit tak, aby okamžitě směřoval jakýmkoli směrem do širokého úhlu, aniž by se antény pohybovaly. Termín „fázované pole“ se však někdy používá k označení běžné antény pole.[2]

Jak pole fungují

Malé antény o velikosti jedné vlnové délky, například čtvrtvlnné monopoly a půlvlnné dipóly, nemají moc směrovost (získat ); oni jsou všesměrové antény které vyzařují rádiové vlny pod širokým úhlem. Chcete-li vytvořit směrová anténa (anténa s vysokým ziskem ), který vyzařuje rádiové vlny v úzkém paprsku, lze použít dvě obecné techniky. Jednou technikou je použití odraz velkými kovovými povrchy, jako jsou parabolické reflektory nebo rohy nebo lom světla dielektrikem čočky změnit směr rádiových vln, zaměřit rádiové vlny z jedné antény s nízkým ziskem na paprsek. Tento typ se nazývá clonová anténa. A parabolická mísa je příkladem tohoto typu antény.

Druhou technikou je použití více antén, které jsou napájeny ze stejného vysílače nebo přijímače; toto se nazývá anténa pole nebo anténní pole. Pokud jsou proudy přiváděny k anténám správným fáze kvůli fenoménu rušení sférické vlny z jednotlivých antén se spojují (superponují) před polem a vytvářejí rovinné vlny paprsek rádiových vln cestujících určitým směrem. Ve směrech, kterými přicházejí vlny z jednotlivých antén ve fázi, vlny se sčítají (konstruktivní interference ) ke zvýšení vyzařovaného výkonu. Ve směrech, kterými jednotlivé vlny přicházejí z fáze, přičemž vrchol jedné vlny se kryje s údolím druhé, vlny se ruší (ničivé rušení ) snížení výkonu vyzařovaného v tomto směru. Podobně, při příjmu jsou oscilační proudy přijímané samostatnými anténami z rádiových vln přijímaných z požadovaných směrů ve fázi a při kombinaci v přijímači se navzájem posilují, zatímco proudy z rádiových vln přijímaných z jiných směrů jsou mimo fázi a při kombinaci v přijímač se navzájem ruší.

The radiační vzor takové antény se skládá ze silného paprsku v jednom směru, hlavní lalok plus řada slabších paprsků v různých úhlech postranní laloky, obvykle představující zbytkové záření v nežádoucích směrech. Čím větší je šířka antény a čím větší je počet komponentních anténních prvků, tím užší je hlavní lalok a tím vyšší je zisk, kterého lze dosáhnout, a tím menší budou boční laloky.

Pole, ve kterých jsou anténní prvky napájeny fází, jsou soustředěná pole; hlavní lalok je vyzařován kolmo k rovině prvků.

Největší antény pole jsou rádiové interferometry používané v oblasti radioastronomie, ve kterém více radioteleskopy skládající se z velkých parabolické antény jsou vzájemně propojeny do anténního pole, aby bylo dosaženo vyššího rozlišení. Pomocí techniky tzv syntéza clony takové pole může mít rozlišení antény s průměrem rovným vzdálenosti mezi anténami. V technice tzv Velmi dlouhá základní interferometrie (VLBI) pokrmy na samostatných kontinentech byly propojeny a vytvářely „antény pole“ o velikosti tisíc mil.

Galerie

Typy

Většina antén pole může být rozdělena do dvou tříd na základě toho, jak je osa komponentních antén ve vztahu ke směru záření.

  • A soustředěný útok pole je jedno nebo dvourozměrné pole, ve kterém je směr záření (hlavní lalok ) rádiových vln je kolmá k rovině antén. Aby antény vyzařovaly kolmo, musí být napájeny fázově.
  • An endfire pole je lineární pole, ve kterém je směr záření podél linie antén. Antény musí být napájeny s fázovým rozdílem rovným oddělení sousedních antén.

Existují také pole (například fázovaná pole ), které nepatří do žádné z těchto kategorií, ve kterých je směr záření v nějakém jiném úhlu k ose antény.


Řízené pole - Toto je pole, ve kterém jsou jednotlivé antény jednotlivých komponent „poháněny“ - připojeny k vysílači nebo přijímači. Jednotlivé antény, které jsou obvykle identické, se často skládají z jedné poháněný prvek s, jako např půlvlnné dipóly, ale mohou to být také kompozitní antény jako např Yagi antény nebo turniketové antény.

  • Kolineární pole - soustředěný útok sestávající z několika identických dipólových antén vertikálně orientovaných do řady. To je vysoký zisk všesměrová anténa, často používaný v VHF pásmo jako vysílací antény pro televizních stanic a antény základnové stanice pro pozemní mobilní obousměrná rádia.
    • Superturnstile nebo Batwing pole - specializovaná vertikální anténa používaná pro televizní vysílání sestávající z několika zkřížené dipólové antény namontován kolineárně na stožár. Všesměrový vyzařovací diagram s velkým ziskem a širokým pásmem.
  • Rovinné pole - ploché dvourozměrné pole antén. Vzhledem k tomu, že řada všesměrových antén vyzařuje dva paprsky o 180 ° od sebe bokem od obou stran antény, je často buď namontována před reflektor, nebo je složena z direktivních antén, jako je Yagi nebo spirálovitý antény, aby poskytly jednosměrný paprsek.
    • Reflexní pole - planární pole antén, často napůl vlnové dipóly napájené ve fázi, před plochým reflektorem, jako je kovová deska nebo drátěné síto. To vyzařuje jediný paprsek rádiových vln kolmo (soustředěný útok) na pole. Používá se jako UHF televizní antény a radarové antény.
      • Pole záclon - venkovní drátová krátkovlnná vysílací anténa skládající se z rovinné řady drátových dipólů zavěšených před svislým reflektorem vyrobeným ze "opony" z paralelních vodičů. Používá se na vysokofrekvenčním pásmu jako vysílací anténa na dlouhé vzdálenosti pro krátkovlnné vysílací stanice. Může být řízen jako fázované pole.
      • Mikropásková anténa - pole propojovací antény vyrobeno na a tištěný spoj s měděnou fólií na zadní straně fungující jako reflektor. Prvky jsou vedeny skrz páskové linky z měděné fólie. Používá se jako antény UHF a satelitní televize.
    • Fázované pole nebo elektronicky naskenované pole - Rovinné pole, ve kterém lze paprsek elektronicky řídit tak, aby směřoval v jakémkoli směru přes široký úhel před pole, aniž byste fyzicky pohybovali anténou. Proud z vysílače je přiváděn do každé komponentní antény prostřednictvím a fázový posunovač, ovládané počítačem. Změnou relativní fáze napájecích proudů lze paprsek okamžitě nasměrovat do různých směrů. Tato technika, široce používaná ve vojenských radarech, se rychle šíří do civilních aplikací.
      • Pasivní elektronicky skenované pole (PESA) - Fázované pole, jak je popsáno výše, ve kterém jsou anténní prvky napájeny z jednoho vysílače nebo přijímače přes fázové posunovače.
      • Aktivní elektronicky skenované pole (AESA) - Fázované pole, ve kterém má každý anténní prvek svůj vlastní vysílač a / nebo modul přijímače, ovládaný centrálním počítačem. Tato technologie druhé generace s fázovaným polem může vyzařovat více paprsků na více frekvencích současně a je většinou používána v sofistikovaných vojenských radarech.
    • Konformní pole - dvourozměrné fázované pole, které není ploché, ale odpovídá nějakému zakřivenému povrchu. Jednotlivé prvky jsou poháněny fázové měniče které kompenzují různé délky dráhy a umožňují anténě vyzařovat paprsek rovinné vlny. Konformní antény jsou často integrovány do zakřivené kůže letadel a raket, aby se snížil aerodynamický odpor.
    • Inteligentní anténa, rekonfigurovatelná anténa nebo adaptivní pole - přijímací pole, které odhaduje směr příchodu rádiových vln a elektronicky optimalizuje radiační vzorec adaptivně pro jeho příjem, syntetizuje a hlavní lalok v tomto směru.[3] Stejně jako fázované pole se skládá z několika identických prvků s fázové měniče v přívodních potrubích, ovládaných počítačem.
  • Logujte periodické dipólové pole (LPDA) - pole endfire sestávající z mnoha prvků poháněných dipóly v řadě, s postupně rostoucí délkou. Funguje jako širokopásmová anténa s vysokým ziskem. Používá se jako antény pro příjem televize a pro krátkovlnnou komunikaci.
Střecha televizní anténa, parazitní pole endfire sestávající z kombinace a Yagi a log periodicky anténa

Parazitické pole - Toto je pole endfire, které se skládá z několika anténních prvků v řadě, z nichž pouze jeden, poháněný prvek, je připojen k vysílači nebo přijímači, zatímco ostatní prvky, tzv parazitické prvky, nejsou. Parazitické prvky fungují jako rezonátory, absorbující rádiové vlny z poháněného prvku a znovu je vyzařovat s jinou fází, aby upravil radiační vzorec antény a zvýšil výkon vyzařovaný v požadovaném směru. Protože tyto mají pouze jeden poháněný prvek, často se jim říká „antény“ místo „pole“.

  • Anténa Yagi-Uda nebo Yagi anténa - toto pole endfire sestává z několika polovlnných dipólových prvků v řadě. Skládá se z jediného poháněného prvku s několika „ředitelskými“ parazitickými prvky ve směru záření a obvykle z jednoho „reflektorového“ parazitického prvku za ním. Jsou široce používány na HF, VHF, a UHF pásma jako televizní antény, krátkovlnné komunikační antény a v radarových polích.
  • Quad anténa - Skládá se z několika smyčkové antény v řadě, s jednou poháněnou smyčkou a ostatní parazitní. Funguje podobně jako anténa Yagi.

Viz také

Reference

  1. ^ Poole, Ian (2016). "Co je to MIMO? Výukový program pro více vstupů a více výstupů". Antény a šíření. Radio-electronics.com (Adrio Communications. Citováno 23. února 2017.
  2. ^ A b Bevelacqua, Peter (2016). "Pole antén". Antenna-theory.com. Citováno 23. února 2017.
  3. ^ Poole, Ian (2016). "Výukový program pro inteligentní antény". Antény a šíření. Radio-electronics.com (Adrio Communications). Citováno 23. února 2017.