Yansıtıcı dizi anten - Reflective array antenna
İçinde telekomünikasyon ve radar, bir yansıtıcı dizi anten bir sınıf direktif antenler hangi çoklu tahrikli elemanlar yansıtmak için tasarlanmış düz bir yüzeyin önüne monte edilir Radyo dalgaları istenilen yönde. Onlar bir tür dizi anten. Genellikle VHF ve UHF frekans aralıkları. VHF örnekleri genellikle büyüktür ve bir otoyola benzer ilan panosu bu yüzden bazen çağrılırlar reklam panosu antenleriveya İngiltere'de istifleme antenleri. Diğer isimler yatak yayı dizisi[1] ve papyon dizisi anteni oluşturan elemanların türüne bağlı olarak. perde dizisi tarafından kullanılan daha büyük bir versiyondur kısa dalga radyo yayın istasyonları.
Yansıtıcı dizi antenler genellikle bir dizi özdeş tahrik elemanına sahiptir. fazda elektriksel olarak büyük bir dairenin önünde yansıtıcı yüzey üretmek için tek yönlü radyo dalgalarının ışını, artıyor anten kazancı ve azaltma radyasyon istenmeyen yönlerde. Kullanılan elemanların sayısı arttıkça kazanç artar; ışın ne kadar dar ve kiriş o kadar küçük sidelobes vardır. Bireysel öğeler en yaygın olarak yarım dalga dipolleri, bazen şunları içermelerine rağmen parazitik elementler yanı sıra tahrikli elemanlar. Reflektör bir metal levha veya daha yaygın olarak bir tel ekran olabilir. Ekrandaki delikler dalga boyunun yaklaşık onda birinden daha küçük olduğu sürece, metal bir ekran radyo dalgalarının yanı sıra katı bir metal levhayı yansıtır, bu nedenle ekranlar genellikle anten üzerindeki ağırlık ve rüzgar yüklerini azaltmak için kullanılır. Genellikle çift kutuplu elemanların eksenine paralel yönlendirilmiş paralel teller veya çubuklardan oluşan bir ızgaradan oluşurlar.
Sürülen elemanlar bir ağ tarafından beslenir iletim hatları, gücü RF kaynağından öğeler arasında eşit olarak bölen. Bu genellikle bir ağaç yapısının devre geometrisine sahiptir.
Temel konseptler
Radyo sinyalleri
Bir radyo sinyali bir iletkenden geçtiğinde, elektrik akımını indükler içinde. Radyo sinyali boşluğu doldurduğundan ve iletkenin sınırlı bir boyutu olduğundan, indüklenen akımlar, iletken boyunca hareket ettikçe toplanır veya birbirini götürür. Anten tasarımının temel amacı, enerjinin kesildiği noktada akımların toplamını maksimuma çıkarmaktır. Bunu yapmak için, anten elemanları, kurulum amacıyla radyo sinyalinin dalga boyuna göre boyutlandırılır. duran dalgalar besleme noktasında maksimize edilen akım.
Bu, belirli bir dalga boyunu almak için tasarlanmış bir antenin doğal bir boyuta sahip olduğu anlamına gelir. Alımı iyileştirmek için anteni basitçe büyütemezsiniz; bu, büyük ölçüde alanın bir fonksiyonu olan anten tarafından yakalanan sinyal miktarını iyileştirecek, ancak alımın verimliliğini azaltacaktır (belirli bir dalga boyunda). Bu nedenle, sinyal alımını iyileştirmek için, anten tasarımcıları genellikle birden fazla öğeyi kullanır ve bunları bir araya getirerek sinyalleri toplanır. Bunlar olarak bilinir anten dizileri.
Dizi aşamalandırma
Sinyallerin bir araya toplanması için ulaşmaları gerekir. eş fazlı. İki düşünün çift kutuplu antenler uçtan uca bir satıra yerleştirilmiş veya doğrusal. Ortaya çıkan dizi doğrudan kaynak sinyaline işaret edilirse, her iki dipol de aynı anlık sinyali görecek ve bu nedenle alımları faz içi olacaktır. Bununla birlikte, anteni sinyale açılı olacak şekilde döndürmek gerekirse, sinyalden daha uzak dipole giden ekstra yol, sinyali biraz faz dışı aldığı anlamına gelir. İki sinyal daha sonra toplandığında, artık birbirlerini kesinlikle güçlendirmezler ve çıktı düşer. Bu, diziyi yatay olarak daha hassas hale getirirken, çift kutupları paralel olarak istiflemek deseni dikey olarak daraltır. Bu, tasarımcının alım modelini ve dolayısıyla kazanç, öğeleri hareket ettirerek.
Anten sinyal ile doğru bir şekilde hizalanmışsa, herhangi bir zamanda, bir dizideki tüm elemanlar aynı sinyali alacak ve faz içi olacaktır. Bununla birlikte, her bir elemanın çıktısının tek bir besleme noktasında toplanması gerekir ve sinyaller anten boyunca o noktaya giderken fazları değişir. İki elemanlı bir dizide bu bir problem değildir çünkü besleme noktası aralarına yerleştirilebilir; iletim hatlarında meydana gelen herhangi bir faz kayması, her iki eleman için eşittir. Bununla birlikte, eğer biri bunu dört elemanlı bir diziye genişletirse, bu yaklaşım artık işe yaramaz, çünkü dış çiftten gelen sinyal daha ileri gitmelidir ve bu nedenle merkeze ulaştığında iç çiftten farklı bir fazda olacaktır. Hepsinin aynı fazda ulaştığından emin olmak için, sinyal yoluna eklenen ek iletim kablosunun görülmesi veya farkın fazı tersine çevirmek için iletim hattının geçilmesi yaygındır.1⁄2 bir dalga boyu.
Reflektörler
Kazanç, eklenmesi ile daha da iyileştirilebilir. reflektör. Genellikle düz bir levhadaki herhangi bir iletken, radyo sinyalleri için aynaya benzer bir şekilde hareket eder, ancak bu, iletkenler arasındaki boşluklar yaklaşık olarak daha az olduğu sürece kesintisiz yüzeyler için de geçerlidir.1⁄10 hedef dalga boyunun.[2] Bu, hem toplam malzeme miktarını azaltmak hem de rüzgar yüklerini azaltmak için özellikle yararlı olan tel ağ veya hatta paralel teller veya metal çubukların kullanılabileceği anlamına gelir.
Yansıtma sırasında sinyal yayılma yönündeki değişiklik nedeniyle, sinyal bir faz tersine çevrilir. Reflektörün çıkış sinyaline eklenebilmesi için, faz içi elemanlara ulaşması gerekir. Genellikle bu, reflektörün bir yere yerleştirilmesini gerektirir.1⁄4 elemanların arkasındaki bir dalga boyuna sahiptir ve bu, birçok yaygın reflektör dizisinde görülebilir. televizyon antenleri. Ancak, bu mesafeyi değiştirebilecek bir dizi faktör vardır ve gerçek reflektör konumlandırması değişiklik gösterir.
Reflektörler ayrıca antenin arkasından alınan sinyali azaltma avantajına sahiptir. Arkadan alınan sinyaller ve reflektörden yeniden yayınlanan sinyaller, bir faz değişikliğine uğramamış ve önden gelen sinyale eklenmemiştir. Bu, önden arkaya oran antenin daha yönlü olmasını sağlar. Bu, daha yönlü bir sinyal istendiğinde veya istenmeyen sinyaller mevcut olduğunda yararlı olabilir. Bunun istenmediği durumlar vardır ve reflektörler genellikle dizi antenlerde görülse de, bunlar evrensel değildir. Örneğin, UHF televizyon antenleri genellikle bir dizi papyon antenleri bir reflektör ile, reflektörsüz bir papyon dizisi nispeten yaygın bir tasarımdır. mikrodalga bölge.[3]
Sınırları kazanın
Bir diziye daha fazla öğe eklendikçe, ışın genişliği Antenin ana lobunun% 50'si azalır ve bu da kazançta bir artışa neden olur. Teoride bu sürecin bir sınırı yoktur. Bununla birlikte, eleman sayısı arttıkça, sinyalleri fazda tutan gerekli besleme ağının karmaşıklığı da artar. Nihayetinde, yem ağındaki artan doğal kayıplar, daha fazla unsurla elde edilen ek kazançtan daha büyük hale gelir ve elde edilebilecek maksimum kazancı sınırlar.
Pratik dizi antenlerin kazancı, yaklaşık 25 - 30 dB ile sınırlıdır. Bir yarım dalga aralıklı iki yarım dalga elemanı ve bir yansıtma ekranından gelen bir çeyrek dalga, tasarım frekansında yaklaşık 9,8 dBi ile standart bir kazanç anteni olarak kullanılmıştır.[4] Yaygın 4 yuvalı televizyon antenleri yaklaşık 10 ila 12 dB kazanç sağlar,[5] ve 8 yuvalı tasarımlar bunu 12 ila 16 dB'ye çıkarabilir.[6] 32 elemanlı SCR-270, 19.8 dB civarında bir kazanç elde etti.[7] Bazı çok büyük yansıtıcı diziler inşa edildi, özellikle Sovyet Duga radarları yüzlerce metre genişliğinde ve yüzlerce öğe içeren. Aktif Eleman gruplarının ayrı RF amplifikatörleri tarafından sürüldüğü dizi antenler çok daha yüksek kazanıma sahip olabilir, ancak bunlar aşırı derecede pahalıdır.
1980'lerden beri, kullanım için versiyonlar mikrodalga frekanslar ile yapılmıştır yama anten metal bir yüzeyin önüne monte edilmiş elemanlar.[8]
Radyasyon modeli ve kiriş yönlendirme
Aşamada sürüldüğünde, radyasyon düzeni yansıtıcı dizinin% 100'ü tek ana lob anten düzlemine dik, artı birkaç sidelobes her iki tarafa da eşit açılarda. Ne kadar çok eleman kullanılırsa, ana lob o kadar dar olur ve yan loblarda o kadar az güç yayılır.
Antenin ana lobu, elektronik olarak sınırlı bir açıyla yönlendirilebilir. faz değiştirme bireysel elemanlara uygulanan sürücü sinyalleri. Her anten elemanı bir Faz değiştirici dijital olarak kontrol edilebilen, her sinyali ardışık bir miktarda geciktiren. Bu, tek tek elemanların üst üste binmesi ile oluşturulan dalga cephelerinin anten düzlemine bir açıda olmasına neden olur. Bu tekniği kullanan antenlere aşamalı diziler ve genellikle modern radar sistemlerinde kullanılır.
Işını yönlendirmek için başka bir seçenek, tüm anten yapısını bir döner platform üzerine monte etmek ve onu mekanik olarak döndürmektir.
Ayrıca bakınız
- Mars Küp Bir (Yansıtıcı dizi antenli 2018 uzay aracı tasarımı)
Referanslar
- ^ ABD Donanması (Eylül 1998). NAVEDTRA 14183 - Donanma Elektrik ve Elektronik Eğitim Serisi. Modül 11 - Mikrodalga prensipleri. Lulu Press. s. 236. ISBN 1329667700.
- ^ "Dünyanın Üst Atmosferinin Radyo Sinyalleri Üzerindeki Etkileri". NASA.
- ^ Raut, S. (Temmuz 2014). "Spektrum izleme için geniş bant baskılı papyon dizisi". 2014 IEEE Antennas and Propagation Society International Symposium (APSURSI). Antenler ve Yayılma Derneği Uluslararası Sempozyumu. s. 235–236. doi:10.1109 / APS.2014.6904449. ISBN 978-1-4799-3540-6. S2CID 42085218.
- ^ "Standart Kazanç Antenleri".
- ^ "ULTRAtenna 60". Kanal Yöneticisi.
- ^ "EXTREMEtenna 80". Kanal Yöneticisi.
- ^ Burrows, Chas. R. (2013-10-22). Radyo Dalgası Yayılımı. s. 460. ISBN 9781483258546.
- ^ Huang, john. Yansıtıcı dizi antenler.
Bu makale içerirkamu malı materyal -den Genel Hizmetler Yönetimi belge: "Federal Standart 1037C". (desteğiyle MIL-STD-188 )
