Η κεραία είναι μια μεταλλική συσκευή μετάδοσης που εκπέμπει και λαμβάνει ραδιοηλεκτρομαγνητικά κύματα μεταξύ του ηλεκτρικού κυκλώματος και του χώρου. Αυτές οι συσκευές είναι διαθέσιμες σε διαφορετικά μεγέθη και σχήματα όπου οι μικρές κεραίες βρίσκονται στην οροφή σας που χρησιμοποιούνται για να παρακολουθείτε τηλεόραση και οι μεγάλες κεραίες χρησιμοποιούνται για τη λήψη σημάτων εκατομμυρίων μιλίων μακριά από δορυφόρους. Υπάρχουν διαφορετικών τύπων κεραιών Διατίθεται όπου κάθε κεραία έχει σχεδιαστεί κυρίως για μετάδοση και λήψη σημάτων σε ένα ορισμένο εύρος συχνοτήτων με βάση το σχήμα και το μέγεθός της όπως σύρμα, δίπολο, βρόχο, κοντό δίπολο, διάφραγμα, μονόπολο, φακό, υποδοχή, κόρνα κ.λπ. μια επισκόπηση ενός από τους τύπους κεραίας και συγκεκριμένα – κεραία φακού και λειτουργεί με εφαρμογές.
Τι είναι η κεραία φακού;
Η τρισδιάστατη ηλεκτρομαγνητική συσκευή που χρησιμοποιείται κυρίως για εφαρμογές υψηλότερης συχνότητας είναι γνωστή ως κεραία φακού. Αυτή η κεραία περιλαμβάνει έναν ηλεκτρομαγνητικό φακό με τροφοδοσία και είναι παρόμοιος με έναν γυάλινο φακό που χρησιμοποιείται στον οπτικό τομέα. Αυτή η κεραία χρησιμοποιεί μια καμπύλη επιφάνεια τόσο για μετάδοση όσο και για λήψη. Αυτές οι κεραίες κατασκευάζονται με γυαλί, όπου ακολουθούνται οι συγκλίνουσες καθώς και οι αποκλίνουσες ιδιότητες του φακού. Το εύρος συχνοτήτων κεραίας φακού κυμαίνεται από 1000 MHz έως 3000 MHz.
ο λειτουργία μιας κεραίας φακού είναι να δημιουργηθεί ένα επίπεδο μέτωπο κύματος από σφαιρικό, έλεγχος φωτισμού διαφράγματος, ηλεκτρομαγνητικές ακτίνες, σχηματίζει το μπροστινό μέρος του εισερχόμενου κύματος στην εστίασή του και παράγει χαρακτηριστικά κατεύθυνσης.
Σχεδιασμός κεραίας φακού
Η κεραία φακού έχει σχεδιαστεί κυρίως για να μεταδίδει και να λαμβάνει σήματα εντός του εύρους συχνοτήτων μικροκυμάτων. Αν σκεφτούμε ότι ένας συγκλίνοντας οπτικός φακός υπάρχει σε μια συγκεκριμένη θέση και η πηγή ενέργειας είναι παρούσα στο εστιακό σημείο που παράγει την ενέργεια σε απόσταση εστιακής απόστασης κατά μήκος του άξονα του οπτικού φακού στη λειτουργία εκπομπής.
Όλοι πρέπει να γνωρίζουμε ότι από οπτική άποψη όταν το φως πέφτει στο εξωτερικό του φακού τότε στρίβει λόγω της διάθλασης. Εδώ, ο τρόπος συστροφής της φωτεινής ενέργειας εξαρτάται κυρίως από το υλικό & την καμπύλη από όπου κατασκευάζεται ο φακός.
Ως αποτέλεσμα, κάθε φορά που η κεραία τροφοδοσίας, όπως μια κεραία δίπολο ή κόρνα, υπάρχει στο εστιακό σημείο που είναι διαθέσιμο στα αριστερά του φακού, το αναδυόμενο σφαιρικό μέτωπο κύματος από την πηγή που αποκλίνει από τη φύση μπορεί να προσπίπτει από την επιφάνεια της κεραίας.
Έτσι, μόλις οι ακτίνες ρέουν μέσα από αυτό μετά την πρόσπτωση, οι αποκλίνουσες ακτίνες θα συγκεντρωθούν λόγω διάθλασης και θα μετατραπούν σε επίπεδα μέτωπα κύματος. Έτσι, οι παράλληλες ακτίνες επιτυγχάνονται στη δεξιά πλευρά του οπτικού φακού. Έτσι, μεταδίδεται το σήμα της κεραίας με ένα στοιχείο τροφοδοσίας. Ομοίως, εάν αυτή η κεραία είναι κατασκευασμένη από διηλεκτρικό υλικό, τότε τα ηλεκτρομαγνητικά σήματα ραδιοσυχνοτήτων ευθυγραμμίζονται με τον ίδιο τρόπο και μεταδίδονται περαιτέρω.
Τώρα εξετάστε την ακόλουθη κεραία σε λειτουργία λήψης. Σε αυτή τη λειτουργία, οι παράλληλες ακτίνες θα προσπίπτουν στην επιφάνεια του φακού που συγκλίνει, στο εστιακό σημείο στην αριστερή πλευρά του φακού συγκλίνει λόγω του μηχανισμού διάθλασης. Έτσι, αυτή η διαδικασία χρησιμοποιείται μόλις χρησιμοποιηθεί για τη λειτουργία λήψης.
Εδώ, πρέπει να σημειωθεί ότι για να επιτευχθούν καλύτερες ιδιότητες εστίασης στη ραδιοσυχνότητα, το μέσο πρέπει να έχει δείκτη διάθλασης κάτω από τη μονάδα. Έτσι, αυτό οδηγεί στο να δοθούν ευθύγραμμα μέτωπα κύματος ακόμη και όταν ο δείκτης διάθλασης του υλικού είναι χαμηλός/υψηλός.
Κεραία φακού που λειτουργεί
Η κεραία του φακού που λειτουργεί είναι ίδια με έναν οπτικό φακό. Στο υλικό φακών, τα σήματα μικροκυμάτων έχουν διαφορετική ταχύτητα φάσης από ό,τι στον αέρα, επομένως το μεταβαλλόμενο πάχος του φακού απλώς καθυστερεί τη μετάδοση των σημάτων μικροκυμάτων μέσω αυτού σε διαφορετικές ποσότητες, την κατεύθυνση των κυμάτων και την αλλαγή του σχήματος του μετώπου κύματος.
Αυτή η κεραία χρησιμοποιεί τις ιδιότητες της σύγκλισης & της απόκλισης ενός φακού για τη μετάδοση καθώς και τη λήψη σημάτων. Αυτοί οι τύποι κεραιών περιλαμβάνουν μια κεραία δίπολο/κόρνα με το φακό. Εδώ, το μέγεθος του φακού εξαρτάται κυρίως από τη συχνότητα λειτουργίας, οπότε όταν η συχνότητα λειτουργίας είναι μεγαλύτερη, ο φακός είναι μικρότερος σε μέγεθος. Έτσι, σε υψηλές συχνότητες, αυτές οι κεραίες χρησιμοποιούνται επειδή, σε χαμηλότερες συχνότητες, μπορεί να είναι κάπως ογκώδεις.
Σε ένα παραβολικό αντανακλαστικό r, έχουμε δει ότι η εκπεμπόμενη ενέργεια από το στοιχείο τροφοδοσίας στην εστία του ανακλαστήρα φτάνει στην επιφάνειά του και στη συνέχεια μεταβάλλει τα μικροκύματα που ακτινοβολούνται σφαιρικά σε επίπεδα κύματα. Έτσι ενισχύει την κατευθυντικότητα.
Με τον ίδιο τρόπο στην περίπτωση μιας κεραίας φακού, η σημειακή πηγή λειτουργεί όπως η τροφοδοσία που παράγει την ενέργεια μικροκυμάτων στην επιφάνεια του οπτικού φακού. Έτσι, αυτή η οπτική επιφάνεια τροφοδοτεί τα ακτινοβολούμενα σφαιρικά μέτωπα κύματος να μετατραπούν σε ευθυγραμμισμένα.
Εδώ, είναι αξιοσημείωτο ότι ο φακός ευθυγράμμισης είναι κατασκευασμένος από ένα διηλεκτρικό υλικό που έχει την πεπερασμένη διηλεκτρική σταθερά τιμή. Ωστόσο, αυτά μπορούν επίσης να κατασκευαστούν με υλικά που παρουσιάζουν κάτω από τη μονάδα του δείκτη διάθλασης σε RF.
Τύποι κεραίας φακού
Υπάρχουν δύο τύποι κεραίας φακού καθυστέρησης κεραίας φακού και κεραίας ταχείας φακού που αναλύονται παρακάτω.
Κεραία με καθυστέρηση φακού
Ένας φακός καθυστέρησης ή μια κεραία φακού αργού κύματος μπορεί να οριστεί ως μια κεραία που προκαλεί καθυστέρηση στα μέτωπα του κινούμενου κύματος λόγω του μέσου του φακού. Μερικές φορές, αυτοί οι τύποι κεραιών ονομάζονται επίσης διηλεκτρικοί φακοί. Η αναπαράσταση της δράσης του διηλεκτρικού φακού της κεραίας φαίνεται παρακάτω.
Σε αυτόν τον τύπο κεραίας, τα ραδιοκύματα κινούνται πολύ αργά στο μέσο του φακού παρά στον ελεύθερο χώρο, ο δείκτης διάθλασης είναι μεγαλύτερος από ένα. Έτσι, το μήκος της διαδρομής αυξάνεται περνώντας από το μέσο του φακού.
Αυτό είναι το ίδιο με μια συνηθισμένη δράση οπτικού φακού στο φως. Δεδομένου ότι τα συμπαγή μέρη του φακού αυξάνουν το μήκος της διαδρομής, ένας συγκλίνοντας φακός όπως ένας κυρτός φακός εστιάζει τα ραδιοκύματα και ένας αποκλίνων φακός όπως ένας κοίλος φακός διασκορπίζει τα ραδιοκύματα όπως στους συνηθισμένους φακούς. Αυτοί οι φακοί είναι κατασκευασμένοι με διηλεκτρικά υλικά και δομές πλακών H-plane.
Η κεραία φακού καθυστέρησης ταξινομείται σε δύο τύπους με βάση τον τύπο διηλεκτρικού υλικού που χρησιμοποιείται για την κατασκευή: μεταλλικός διηλεκτρικός φακός και μη μεταλλικός διηλεκτρικός φακός.
Κεραία Γρήγορου Φακού
Σε έναν γρήγορο φακό ή μια κεραία φακού γρήγορου κύματος, τα ραδιοκύματα κινούνται πολύ πιο γρήγορα μέσα στο μέσο του φακού σε σύγκριση με τον ελεύθερο χώρο, επομένως ο δείκτης διάθλασης είναι κάτω από ένα, επομένως το μήκος της οπτικής διαδρομής μειώνεται περνώντας σε όλο το μέσο του φακού . Μερικές φορές, αυτή η κεραία είναι επίσης γνωστή ως κεραία μεταλλικής πλάκας E-plane.
Αυτός ο τύπος κεραίας δεν έχει ανάλογο στα συνηθισμένα οπτικά υλικά, επομένως λαμβάνει χώρα λόγω της ταχύτητας φάσης των ραδιοκυμάτων στους κυματοδηγούς που είναι υψηλότερη από την ταχύτητα του φωτός. Δεδομένου ότι τα συμπαγή μέρη του φακού μειώνουν το μήκος της διαδρομής, ένας συγκλίνοντας φακός όπως ένας κοίλος φακός εστιάζει τα ραδιοκύματα και ένας αποκλίνων φακός όπως ένας κυρτός φακός είναι αντίθετος από τους συνηθισμένους οπτικούς φακούς. Αυτοί οι φακοί είναι κατασκευασμένοι με δομές πλακών E-plane και μεταϋλικά αρνητικού δείκτη.
Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα
ο πλεονεκτήματα της κεραίας φακού περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Έχει στενό πλάτος δέσμης, χαμηλή θερμοκρασία θορύβου, υψηλό κέρδος και χαμηλούς πλευρικούς λοβούς.
- Η δομή αυτών των κεραιών είναι πιο συμπαγής.
- Έχουν μικρότερο βάρος σε σύγκριση με τους παραβολικούς ανακλαστήρες και τις κεραίες κόρνας.
- Έχει καλύτερη ανοχή σχεδιασμού.
- Η υποστήριξη τροφοδοσίας και τροφοδοσίας σε αυτήν την κεραία δεν εμποδίζει το διάφραγμα.
- Η δοκός μπορεί να κινηθεί γωνιακά ως προς τον άξονα.
- Παρέχει μεγαλύτερη ευελιξία εντός της ανοχής σχεδιασμού, επομένως η συστροφή μέσα σε αυτήν την κεραία είναι εφικτή.
- Χρησιμοποιείται για εφαρμογές εξαιρετικά υψηλών συχνοτήτων.
ο μειονεκτήματα των κεραιών φακών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Οι φακοί είναι ογκώδεις ειδικά στις χαμηλότερες συχνότητες.
- Πολυπλοκότητα στο σχεδιασμό.
- Αυτά είναι ακριβά για τις ίδιες προδιαγραφές σε σύγκριση με τους ανακλαστήρες.
Εφαρμογές
ο εφαρμογές κεραιών φακών περιλαμβάνουν τα ακόλουθα.
- Αυτά είναι κατάλληλα για συχνότητα άνω των 3 GHz.
- Χρησιμοποιείται όπως η κεραία ευρείας ζώνης.
- Αυτά χρησιμοποιούνται κυρίως για εφαρμογές συχνότητας μικροκυμάτων.
- Οι συγκλίνουσες ιδιότητες αυτής της κεραίας μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την ανάπτυξη ενός μεγάλου εύρους κεραιών που ονομάζονται κεραίες παραβολικών ανακλαστήρων, επομένως αυτές χρησιμοποιούνται ευρέως στις δορυφορικές επικοινωνίες.
- Αυτά χρησιμοποιούνται ως στοιχεία ευθυγράμμισης σε συστήματα μικροκυμάτων υψηλής απολαβής, όπως ραδιοτηλεσκόπια, κύμα χιλιοστών ραντάρ & δορυφορικές κεραίες.
Έτσι, αυτό είναι μια επισκόπηση των κεραιών φακών – εργασία με εφαρμογές. Αυτές οι κεραίες έφτασαν κυρίως για να παρέχουν μια λύση στους ιδιοκτήτες και τους χειριστές χώρων παρέχοντας καλύτερη συνδεσιμότητα κινητής τηλεφωνίας που είναι πιο εύκολη στην ανάπτυξη και λιγότερο δαπανηρή. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, τι είναι μια κεραία κόρνας;
