Мүйүздүү антенналар микротолкундуу жана миллиметрдик толкундуу инженерияда эң кеңири колдонулган багыттоочу антенналардын катарына кирет. Алардын жөнөкөй механикалык түзүлүшү, алдын ала айтууга боло турган нурлануу мүнөздөмөлөрү, салыштырмалуу төмөн чагылышы жана орточодон жогоркуга чейинки күчөтүүгө жетүү жөндөмү аларды антеннаны өлчөөдө, электромагниттик жабдууну сыноодо, радарда, байланыш системаларында, берүү системаларында жана радио жыштык лабораторияларында баалуу кылат.
Мүйүздүү антеннаны негизинен төмөнкүлөр деп кароого болотакырындык менен кеңейген диафрагмасы бар толкун өткөргүчЭлектромагниттик толкундардын толкун өткөргүчтөн бош мейкиндикке кескин өтүшүнө жол берүүнүн ордуна, жалындаган бөлүк акырындык менен трансформацияны камсыз кылат. Бул импеданс дал келүүсүн жакшыртууга жардам берет жана электромагниттик энергиянын көбүрөөк бөлүгүн башкарылуучу нурлануу нуруна багыттайт.
Толкун өткөргүчтүн геометриясына жана диафрагманын кеңейүү багытына жараша, мүйүздүү антенналар бир нече формада, анын ичиндесектордук мүйүздөр, пирамидалык мүйүздөр жана конус сымал мүйүздөрТүпнуска маалымдама макаласында бул үч конфигурация мүйүздүү антеннанын түзүлүштөрүнө негизги киришүү катары колдонулат.
1. Мүйүздүү антенна кантип иштейт?
Толкун өткөргүч электромагниттик энергияны өткөргүч түзүлүштүн ичинде кармап турат. Багытталган толкун ачык чекитке жеткенде, энергиянын бир бөлүгү бош мейкиндикке нурланат, ал эми бир бөлүгү толкун өткөргүч менен бош мейкиндик импеданстарынын ортосундагы өткөөлдөн улам чагылышы мүмкүн.
Мүйүздүү антенна толкун өткөргүчтүн кесилишин апертурага карай акырындык менен көбөйтүү менен бул өткөөлдүн кескиндигин азайтат.
Электромагниттик толкун жалындаган бөлүк аркылуу тараганда, талаа чоңураак апертурага кеңейет. Андан кийин апертура бош мейкиндикке нур чачып, багыттоочу нурду пайда кылат.
Ошондуктан, лампа эки маанилүү максатка кызмат кылат:
- Ал толкун өткөргүч менен бош мейкиндиктин ортосундагы жылмакай өтүүнү камсыз кылат.
- Ал эффективдүү нурлануучу диафрагманы жогорулатат, бул багытты жана күчөтүүнү жогорулатат.
Мүйүздүн эмне кылаарын белгилей кетүү маанилүүчагылышууларды же турган толкундарды толугу менен жок кылбайтАнын ордуна, тийиштүү түрдө иштелип чыккан сигнал берүүчү сигнал чагылдырууну азайтып, жакшы импеданс дал келүүсүн камсыздай алат, бул көбүнчө салыштырмалуу төмөн VSWRде чагылдырылат.
1-сүрөт. Акырындык менен жайылган толкун өткөргүч апертурасы бар типтүү мүйүздүү антенна.
2. Мүйүздүү антенналардын иштөө жыштыгы
Мүйүздүү антенналардын бирдиктүү универсалдуу жыштык диапазону жок.
Алардын иштөө жыштыгы көбүнчө төмөнкүлөр менен аныкталаттолкун өткөргүчтүн өлчөмдөрү, толкун өткөргүчтүн режими, диафрагманын геометриясы, берүү түзүлүшү жана максаттуу өткөрүү жөндөмдүүлүгү.
Салттуу мүйүздүү антенналар өзгөчө микротолкундуу жана миллиметрдик толкун жыштыктарында кеңири таралган, анткени толкун өткөргүчтүн өлчөмдөрү толкун узундугу азайган сайын практикалык болуп калат. Бирок, атайын иштелип чыккан кең тилкелүү мүйүздүү конструкциялар төмөнкү жыштыктарда да иштей алат, ал эми тактыктагы толкун өткөргүч мүйүздөрү миллиметрдик толкун жана суб-THz тилкелерине чейин созулушу мүмкүн.
Мисалы, мүйүздүү антенналардын конструкцияларын жүздөгөн мегагерц диапазонунан 100 ГГцден бир топ жогору жыштыктарга чейин тапса болот. RF MISO учурда төмөнкү жыштыктагы кең тилкелүү мүйүздүү конфигурацияларды сунуштайт:300–750 МГц, ошондой эле конус сымал мүйүздүү антенналарды каптайт220–325 ГГц, бул антенна үй-бүлөсүнүн практикалык жыштык диапазону канчалык кең болушу мүмкүн экенин көрсөтүп турат.
3. Мүйүздүү антенналардын негизги түрлөрү
3.1 Сектордук мүйүздүү антенна
Тик бурчтуу толкун өткөргүч бир гана тегиздикте жалындаганда сектордук мүйүз пайда болот.
Эгерде толкун өткөргүч кеңейтилсеЭлектрондук учак, түзүлүш деп аталатE-тегиздиктеги сектордук мүйүзЭгерде кеңейүү ...да болсоH-тегиздиги, ал деп аталатH-тегиздиктеги секторалдык мүйүз.
Диафрагманын өлчөмү бир гана тегиздикте чоңойгондуктан, нурдун формаланышы ошол тиешелүү тегиздикте айкыныраак байкалат.
3.2 Пирамидалык мүйүздүү антенна
Пирамидалык мүйүз тик бурчтуу толкун өткөргүчтү Е жана Н тегиздиктеринин багыттарында күйгүзгөндө пайда болот.
Пайда болгон түзүлүш кесилген пирамидага окшош жана эки өлчөмдө тең тешиктин кеңейишин камсыз кылат.
Пирамида мүйүздөрү кеңири колдонулатстандарттуу күчөтүү мүйүздөрү жана шилтеме антенналарыанткени алардын күчөтүү жана нурлануу үлгүлөрүн так мүнөздөөгө болот.
Мисалы, RF MISO көптөгөн микротолкундуу жана миллиметрдик толкун диапазондорунда стандарттуу күчөтүү мүйүздүү антенналарын сунуштайт. Анын WR10 стандарттуу күчөтүү мүйүздүү үй-бүлөсүнө төмөнкү моделдер кирет:75тен 110 ГГцке чейин, көрсөтүлгөн күчөтүү, VSWR, поляризация жана нурдун туурасынын мүнөздөмөлөрү менен.
3.3 Конус сымал мүйүздүү антенна
Конус сымал мүйүз, адатта, тегерек толкун өткөргүчтү тегерек тешикке карай акырындык менен кеңейтүү жолу менен пайда болот.
Тик бурчтуу толкун өткөргүчтөн келип чыккан пирамидалык мүйүздөн айырмаланып, конус сымал мүйүз айлануу симметриялуу геометрияга ээ.
Конус сымал мүйүздүү антенналар көбүнчө микротолкундуу, миллиметрдик толкундуу, берүү жана өлчөө колдонмолорунда колдонулат. Берүүнүн түзүлүшүнө жана поляризация тармагына жараша, алар адистештирилген поляризация конфигурацияларын да колдой алышат.
2-сүрөт. Мүйүздүү антеннанын типтүү конфигурациялары: Е-тегиздиктеги секторалдык, H-тегиздиктеги секторалдык, пирамидалык жана конус сымал мүйүздөр.
4. Жалын бурчу, диафрагманын өлчөмү жана мүйүздүн узундугу
Мүйүздүн геометриясы анын электромагниттик иштешине түздөн-түз таасир этет.
Дизайндын үч маанилүү параметри:
жаркыроо бурчу, диафрагманын өлчөмү жана мүйүздүн узундугу.
Чоңураак диафрагма, адатта, жогорку багыттуулукту жана куушураак нурду камсыздай алат, бирок жөн гана жаркыроо бурчун жогорулатуу автоматтык түрдө жакшыраак иштөөнү камсыз кылбайт.
Эгерде сигнал берилген диафрагманын өлчөмү үчүн өтө кыска болсо, диафрагмада фазанын ашыкча өзгөрүшү пайда болушу мүмкүн. Бул диафрагманын натыйжалуулугун төмөндөтүп, нурлануу схемасын начарлатышы мүмкүн.
Тескерисинче, мүйүздү өтө узун кылуу механикалык өлчөмдү жана салмакты көбөйтөт, бирок анын иштешин пропорционалдуу түрдө жакшыртпайт.
Ошондуктан, мүйүздүн дизайны тең салмактуулукту камтыйт:
- Диафрагманын өлчөмү
- Жаркылдоо бурчу
- Узундугу
- Фаза катасы
- Күч алуу
- Нурдун туурасы
- Механикалык өлчөмдөр
5. Радиациялык схема жана нур мүнөздөмөлөрү
Мүйүздүү антенналар, адатта, багыттоочу радиаторлор болуп саналат.
Электромагниттик энергия негизинен тешик аркылуу алдыга багытталгандыктан, каптал бөлүктөрү менен бирге так аныкталган негизги нур пайда болот.
Радиациялык үлгүнүн эки кесилиши өзгөчө маанилүү:
- E-тегиздик радиациялык схемасы
- H-тегиздиктеги нурлануу схемасы
The3 дБ нур туурасыкөбүнчө нурлануучу кубаттуулук өзүнүн максималдуу маанисинен 3 дБ төмөн түшкөн эки чекиттин ортосундагы негизги нурдун бурчтук туурасын сүрөттөө үчүн колдонулат.
Жалпысынан алганда, толкун узундугуна салыштырмалуу эффективдүү диафрагманы көбөйтүү багыттуулукту жогорулатат жана нурдун тарышына алып келет.
Бул байланышты практикалык миллиметрдик толкундуу мүйүздүү антенналардан да байкоого болот. Мисалы, RF MISO'нун 75–110 ГГц стандарттуу күчөтүү мүйүздөрү күчөтүү жана VSWR маалыматтары менен бирге E-тегиздик жана H-тегиздик нур туурасынын мүнөздөмөлөрүн көрсөтөт.
3-сүрөт. Мүйүздүү тешик аркылуу электромагниттик толкундун кеңейишинин жана нурлануунун иллюстрациясы.
6. Мүйүздүү антенналардын артыкчылыктары
Мүйүздүү антенналар радио жыштык жана микротолкундуу системалар үчүн бир катар артыкчылыктарды сунуштайт:
Жакшы багыт
Чоңойтулган диафрагма нурланууну алдыга карай топтойт.
Алдын ала айтууга боло турган радиациялык мүнөздөмөлөр
Жакшы иштелип чыккан мүйүздүү антенналар туруктуу жана жакшы аныкталган E-тегиздиктеги жана H-тегиздиктеги үлгүлөрдү камсыздай алат.
Импеданстын жакшы дал келүүсү
Толкун өткөргүчтөн бош мейкиндикке акырындык менен өтүү чагылышууну азайтып, төмөн VSWRди колдойт.
Орточодон жогоркуга чейин
Ар кандай күчөтүү деңгээлдерин камсыз кылуу үчүн ар кандай диафрагма өлчөмдөрү жана мүйүз узундуктары иштелип чыгышы мүмкүн.
Салыштырмалуу жөнөкөй түзүлүш
Көптөгөн татаал жогорку күчөткүчтүү антенна архитектуралары менен салыштырганда, кадимки мүйүздөр механикалык жактан жөнөкөй жана бышык.
Жогорку жыштыктагы өлчөө үчүн ылайыктуу
Алардын толкун өткөргүчкө негизделген архитектурасы мүйүздүү антенналарды микротолкундуу жана миллиметрдик толкун өлчөө системаларында өзгөчө баалуу кылат.
7. Дизайнга байланыштуу эске алуулар жана чектөөлөр
Мүйүздүү антенналар бир нече инженердик компромисстерди камтыйт.
Жогорку күчөтүү үчүн, адатта, чоңураак электрдик апертура талап кылынат, бул антеннанын физикалык өлчөмдөрүн көбөйтүшү мүмкүн.
Тешиктин өлчөмү, мүйүздүн узундугу жана жаркыроо бурчу ортосундагы байланыш, ошондой эле тешик боюнча алгылыктуу фазалык бөлүштүрүүнү сактоо үчүн кылдаттык менен көзөмөлдөнүшү керек.
Өтө жогорку жыштыктарда иштетүүнүн тактыгы, беттин сапаты, толкун өткөргүчтүн өлчөмдөрү жана фланецтерди тегиздөө барган сайын маанилүү болуп баратат, анткени салыштырмалуу кичинекей механикалык каталар да толкун узундугунун олуттуу бөлүгүн түзүшү мүмкүн.
Ошондуктан, инженерлер күчөтүүнү жана жыштык диапазонун гана эмес, төмөнкүлөрдү да баалашы керек:
VSWR, поляризация, кайчылаш поляризациялоо көрсөткүчү, нурдун туурасы, капталдын деңгээли, RF интерфейси, кубаттуулукту башкаруу жана механикалык толеранттуулук.
8. Мүйүздүү антенналардын колдонулушу
Багытталган нурлануусу, туруктуу мүнөздөмөлөрү жана толкун өткөргүч системалары менен шайкештигинен улам, мүйүздүү антенналар төмөнкүлөрдө кеңири колдонулат:
- Антеннанын күчөшүн өлчөө
- Радиациялык үлгүнү өлчөө
- EMC жана EMI сыноолору
- Радар системалары
- Микротолкундуу жана миллиметрдик-толкундуу байланыш
- Спутниктик антеннаны сыноо
- Багытты аныктоо жана байкоо жүргүзүү
- Анехойдук камераны өлчөө
- Рефлектордук антенна берүүчү каражаттар
- Радиожыштык изилдөө жана лабораториялык системалар
- Калибрлөө жана эталондук антенналарды колдонуу
Кең тилкелүү сигналдык байланыштын конструкциялары өлчөө жана мониторинг системалары үчүн кеңири иштөө өткөрүү жөндөмдүүлүгүн камсыздай алат. Мисалы, RF MISOнун 18–40 ГГц кең тилкелүү сигналдык байланыш антенналары микротолкундуу сыноо, антеннаны өлчөө, спутниктик антеннаны сыноо, багытты аныктоо, байкоо жана электромагниттик байланышка байланыштуу өлчөөлөрдү камтыган колдонмолор үчүн иштелип чыккан.
Жыйынтык
Мүйүздүү антенна багытталган электромагниттик толкунду бара-бара кеңейүүчү толкун өткөргүч апертура аркылуу багытталуучу эркин мейкиндик нурлануусуна айландырат.
Анын айкалышыжакшы импеданс дал келүүсү, багыттуу нурлануу, алдын ала айтууга боло турган нур мүнөздөмөлөрү, пайдалуу күчөтүү жана салыштырмалуу жөнөкөй конструкциямикротолкундуу жана миллиметрдик толкундуу инженериядагы эң маанилүү антенна түзүлүштөрүнүн бирине айландырды.
Сектордук жана пирамидалык мүйүздөрдөн баштап конус жана кең тилкелүү конструкцияларга чейин, ар кандай структураларды белгилүү бир жыштык диапазондору, поляризация талаптары, күчөтүү деңгээлдери жана өлчөө чөйрөлөрү үчүн оптималдаштырууга болот.
Мүйүздүү антеннаны тандаган инженерлер үчүн жыштык диапазону баштапкы чекит гана болуп саналат. Күчөтүү, VSWR, нурдун туурасы, поляризация, толкун өткөргүч же коаксиалдык интерфейс, кубаттуулукту башкаруу жана механикалык өлчөмдөрдүн баары толук RF системасынын талаптарына ылайык бааланышы керек.
Жарыяланган убактысы: 2026-жылдын 21-августу
