Balita - Panimula at pag-uuri ng ilang karaniwang antena

1. Panimula sa mga Antenna
Ang antena ay isang istrukturang transisyon sa pagitan ng malayang espasyo at ng linya ng transmisyon, gaya ng ipinapakita sa Larawan 1. Ang linya ng transmisyon ay maaaring nasa anyo ng isang coaxial line o isang hollow tube (waveguide), na ginagamit upang magpadala ng electromagnetic energy mula sa isang pinagmulan patungo sa isang antena, o mula sa isang antena patungo sa isang receiver. Ang una ay isang transmitting antenna, at ang huli ay isang receiving antenna.

Pigura 1 Landas ng transmisyon ng enerhiyang elektromagnetiko (espasyo na walang pagitan ng linya ng transmisyon at antenna)

Ang transmisyon ng sistema ng antenna sa transmission mode ng Figure 1 ay kinakatawan ng Thevenin equivalent gaya ng ipinapakita sa Figure 2, kung saan ang pinagmulan ay kinakatawan ng isang ideal na signal generator, ang transmission line ay kinakatawan ng isang linya na may characteristic impedance na Zc, at ang antenna ay kinakatawan ng isang load na ZA [ZA = (RL + Rr) + jXA]. Ang load resistance na RL ay kumakatawan sa conduction at dielectric losses na nauugnay sa istruktura ng antenna, habang ang Rr ay kumakatawan sa radiation resistance ng antenna, at ang reactance na XA ay ginagamit upang kumatawan sa imaginary na bahagi ng impedance na nauugnay sa radiation ng antenna. Sa ilalim ng ideal na mga kondisyon, ang lahat ng enerhiyang nalilikha ng signal source ay dapat ilipat sa radiation resistance na Rr, na ginagamit upang kumatawan sa radiation capability ng antenna. Gayunpaman, sa mga praktikal na aplikasyon, may mga conductor-dielectric losses dahil sa mga katangian ng transmission line at antenna, pati na rin ang mga losses na dulot ng reflection (mismatch) sa pagitan ng transmission line at antenna. Kung isasaalang-alang ang internal impedance ng pinagmulan at hindi pinapansin ang transmission line at reflection (mismatch) losses, ang maximum na power ay ibinibigay sa antenna sa ilalim ng conjugate matching.

Pigura 2

Dahil sa hindi pagkakatugma sa pagitan ng transmission line at ng antenna, ang reflected wave mula sa interface ay sumasabay sa incident wave mula sa source patungo sa antenna upang bumuo ng isang standing wave, na kumakatawan sa energy concentration at storage at isang tipikal na resonant device. Ang tipikal na standing wave pattern ay ipinapakita ng tuldok-tuldok na linya sa Figure 2. Kung ang antenna system ay hindi maayos na dinisenyo, ang transmission line ay maaaring magsilbing energy storage element sa malaking lawak, sa halip na bilang isang waveguide at energy transmission device.
Hindi kanais-nais ang mga pagkalugi na dulot ng linya ng transmisyon, antena, at mga standing wave. Maaaring mabawasan ang mga pagkawala ng linya sa pamamagitan ng pagpili ng mga linya ng transmisyon na may mababang pagkawala, habang ang mga pagkawala ng antena ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagbabawas ng resistensya sa pagkawala na kinakatawan ng RL sa Figure 2. Maaaring mabawasan ang mga standing wave at ang imbakan ng enerhiya sa linya ay maaaring mabawasan sa pamamagitan ng pagtutugma ng impedance ng antena (load) sa katangiang impedance ng linya.
Sa mga wireless system, bukod sa pagtanggap o pagpapadala ng enerhiya, ang mga antenna ay karaniwang kinakailangan upang palakasin ang enerhiyang inilalabas sa ilang direksyon at sugpuin ang enerhiyang inilalabas sa ibang direksyon. Samakatuwid, bukod sa mga detection device, ang mga antenna ay dapat ding gamitin bilang mga directional device. Ang mga antenna ay maaaring nasa iba't ibang anyo upang matugunan ang mga partikular na pangangailangan. Maaari itong maging isang wire, isang aperture, isang patch, isang element assembly (array), isang reflector, isang lens, atbp.

Sa mga sistema ng komunikasyong wireless, ang mga antenna ay isa sa mga pinakamahalagang bahagi. Ang mahusay na disenyo ng antenna ay maaaring mabawasan ang mga kinakailangan ng sistema at mapabuti ang pangkalahatang pagganap ng sistema. Ang isang klasikong halimbawa ay ang telebisyon, kung saan ang pagtanggap ng broadcast ay maaaring mapabuti sa pamamagitan ng paggamit ng mga high-performance na antenna. Ang mga antenna sa mga sistema ng komunikasyon ay katulad ng mga mata sa mga tao.

2. Pag-uuri ng Antena
1. Antena na may Kawad
Ang mga wire antenna ay isa sa mga pinakakaraniwang uri ng antenna dahil matatagpuan ang mga ito halos lahat ng dako - mga kotse, gusali, barko, eroplano, sasakyang pangkalawakan, atbp. Mayroong iba't ibang hugis ng mga wire antenna, tulad ng tuwid na linya (dipole), loop, spiral, tulad ng ipinapakita sa Figure 3. Ang mga loop antenna ay hindi lamang kailangang pabilog. Maaari itong maging parihaba, parisukat, hugis-itlog o anumang iba pang hugis. Ang pabilog na antenna ang pinakakaraniwan dahil sa simpleng istraktura nito.

Pigura 3

2. Mga Aperture Antenna
Ang mga aperture antenna ay gumaganap ng mas malaking papel dahil sa pagtaas ng demand para sa mas kumplikadong mga anyo ng antenna at ang paggamit ng mas mataas na frequency. Ang ilang anyo ng aperture antenna (pyramidal, conical at rectangular horn antennas) ay ipinapakita sa Figure 4. Ang ganitong uri ng antenna ay lubhang kapaki-pakinabang para sa mga aplikasyon ng sasakyang panghimpapawid at spacecraft dahil maaari itong maginhawang ikabit sa panlabas na shell ng sasakyang panghimpapawid o spacecraft. Bukod pa rito, maaari itong takpan ng isang layer ng dielectric material upang protektahan ang mga ito mula sa malupit na kapaligiran.

Pigura 4

3. Antena ng mikrostrip
Ang mga microstrip antenna ay naging napakapopular noong dekada 1970, pangunahin na para sa mga aplikasyon sa satellite. Ang antenna ay binubuo ng isang dielectric substrate at isang metal patch. Ang metal patch ay maaaring magkaroon ng maraming iba't ibang hugis, at ang parihabang patch antenna na ipinapakita sa Figure 5 ang pinakakaraniwan. Ang mga microstrip antenna ay may mababang profile, angkop para sa mga planar at non-planar na ibabaw, simple at mura ang paggawa, may mataas na katatagan kapag naka-mount sa matibay na ibabaw, at tugma sa mga disenyo ng MMIC. Maaari itong i-mount sa ibabaw ng mga sasakyang panghimpapawid, spacecraft, satellite, missile, kotse, at maging sa mga mobile device at maaaring idisenyo nang naaayon.

Pigura 5

4. Antena ng Array
Ang mga katangian ng radyasyon na kinakailangan ng maraming aplikasyon ay maaaring hindi makamit ng iisang elemento ng antenna. Kayang gawin ng mga antenna array na ang radyasyon mula sa mga elementong na-synthesize ay makagawa ng pinakamataas na radyasyon sa isa o higit pang mga partikular na direksyon, isang tipikal na halimbawa ang ipinapakita sa Figure 6.

Pigura 6

5. Antena ng Reflektor
Ang tagumpay ng paggalugad sa kalawakan ay humantong din sa mabilis na pag-unlad ng teorya ng antena. Dahil sa pangangailangan para sa ultra-long-distance na komunikasyon, ang mga antenna na may napakataas na gain ay kailangang gamitin upang magpadala at tumanggap ng mga signal na milyun-milyong milya ang layo. Sa aplikasyon na ito, ang isang karaniwang anyo ng antena ay ang parabolic antenna na ipinapakita sa Figure 7. Ang ganitong uri ng antena ay may diyametro na 305 metro o higit pa, at ang ganitong kalaking sukat ay kinakailangan upang makamit ang mataas na gain na kinakailangan upang magpadala o tumanggap ng mga signal na milyun-milyong milya ang layo. Ang isa pang anyo ng reflector ay isang corner reflector, tulad ng ipinapakita sa Figure 7 (c).

Pigura 7

6. Mga Antenna ng Lente
Pangunahing ginagamit ang mga lente upang pagsama-samahin ang nakakalat na enerhiya upang maiwasan ang pagkalat nito sa mga hindi kanais-nais na direksyon ng radiation. Sa pamamagitan ng naaangkop na pagbabago sa geometry ng lente at pagpili ng tamang materyal, maaari nilang i-convert ang iba't ibang anyo ng divergent energy sa mga plane wave. Maaari itong gamitin sa karamihan ng mga aplikasyon tulad ng mga parabolic reflector antenna, lalo na sa mas mataas na frequency, at ang kanilang laki at bigat ay nagiging napakalaki sa mas mababang frequency. Ang mga lente antenna ay inuuri ayon sa kanilang mga materyales sa konstruksyon o mga geometric na hugis, na ang ilan sa mga ito ay ipinapakita sa Figure 8.