Ăng-ten là một thiết bị truyền dẫn bằng kim loại truyền và nhận sóng điện từ vô tuyến giữa mạch điện và không gian. Các thiết bị này có nhiều kích cỡ và hình dạng khác nhau, trong đó các ăng-ten nhỏ có thể được tìm thấy trên mái nhà của bạn được sử dụng để xem TV và các ăng-ten lớn được sử dụng để thu tín hiệu cách xa hàng triệu dặm từ các vệ tinh. Có các loại anten có sẵn khi mọi ăng-ten được thiết kế chủ yếu để truyền và nhận tín hiệu trong một dải tần số nhất định dựa trên hình dạng và kích thước của nó như dây, lưỡng cực, vòng, lưỡng cực ngắn, khẩu độ, đơn cực, thấu kính, khe, sừng, v.v. Bài viết này thảo luận tổng quan về một trong các loại ăng-ten cụ thể là – ăng ten ống kính và nó hoạt động với các ứng dụng.
Anten ống kính là gì?
Thiết bị điện từ ba chiều được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng tần số cao hơn được gọi là ăng-ten thấu kính. Ăng-ten này bao gồm một thấu kính điện từ với nguồn cấp dữ liệu và nó tương tự như một thấu kính thủy tinh được sử dụng trong miền quang học. Ăng-ten này sử dụng bề mặt cong cho cả truyền và nhận. Các ăng-ten này được chế tạo bằng thủy tinh, bất cứ nơi nào tuân theo các đặc tính của thấu kính hội tụ và thấu kính phân kỳ. Dải tần ăng-ten của ống kính nằm trong khoảng từ 1000 MHz đến 3000 MHz.
Các chức năng của một ăng ten ống kính là tạo ra một mặt sóng phẳng từ hình cầu, điều khiển độ sáng của khẩu độ, các tia điện từ chuẩn trực, tạo thành mặt trước của sóng tới tại tiêu điểm của nó và tạo ra các đặc tính định hướng.
Thiết kế ăng-ten ống kính
Ăng-ten ống kính được thiết kế chủ yếu để truyền và nhận tín hiệu trong dải tần vi sóng. Nếu chúng ta xem xét một thấu kính quang học loại hội tụ thì có mặt tại một vị trí cụ thể & nguồn năng lượng có mặt tại tiêu điểm tạo ra năng lượng ở khoảng cách tiêu cự dọc theo trục của thấu kính quang học ở chế độ truyền.
Tất cả chúng ta nên biết rằng từ quan điểm quang học khi ánh sáng chiếu vào bên ngoài thấu kính thì nó bị xoắn do khúc xạ. Ở đây, cách xoắn của năng lượng ánh sáng chủ yếu phụ thuộc vào vật liệu & đường cong từ nơi chế tạo thấu kính.
Do đó, bất cứ khi nào ăng-ten nguồn cấp dữ liệu như ăng-ten lưỡng cực hoặc sừng có mặt tại tiêu điểm có sẵn ở bên trái của thấu kính, mặt sóng hình cầu mới nổi từ nguồn lệch khỏi tự nhiên có thể là sự cố từ bề mặt của ăng-ten.
Vì vậy, một khi các tia truyền qua nó sau khi tới, các tia lệch sẽ chuẩn trực do khúc xạ & bị biến đổi thành mặt sóng phẳng. Do đó, các tia song song đạt được ở phía bên phải của thấu kính quang học. Như vậy, tín hiệu của ăng-ten với phần tử nguồn cấp dữ liệu được truyền đi. Tương tự, nếu ăng-ten này được chế tạo bằng vật liệu điện môi, thì các tín hiệu điện từ RF được chuẩn trực theo cùng một cách và chúng được truyền đi xa hơn.
Bây giờ hãy xem xét ăng-ten sau ở chế độ nhận. Ở chế độ này, các tia song song sẽ tới trên mặt thấu kính hội tụ, tại tiêu điểm nằm bên trái thấu kính hội tụ do cơ chế khúc xạ. Vì vậy, quá trình này được sử dụng khi nó được sử dụng cho chế độ nhận.
Ở đây, cần lưu ý rằng để đạt được các đặc tính hội tụ tốt hơn ở tần số vô tuyến, môi trường phải có chiết suất dưới 1. Vì vậy, điều này dẫn đến việc tạo ra các mặt sóng thẳng ngay cả khi chỉ số khúc xạ của vật liệu thấp/cao.
Anten ống kính làm việc
Anten của ống kính hoạt động giống như ống kính quang học. Trong vật liệu thấu kính, tín hiệu vi sóng có vận tốc pha khác với trong không khí, do đó, độ dày của thấu kính thay đổi chỉ đơn giản là làm chậm tín hiệu vi sóng truyền qua nó với lượng khác nhau, hướng sóng & thay đổi hình dạng mặt sóng.
Ăng-ten này sử dụng các đặc tính hội tụ & phân kỳ của thấu kính để truyền cũng như nhận tín hiệu. Các loại ăng-ten này bao gồm ăng-ten lưỡng cực/sừng với thấu kính. Ở đây kích thước thấu kính chủ yếu phụ thuộc vào tần số hoạt động nên khi tần số hoạt động càng cao thì kích thước thấu kính càng nhỏ. Vì vậy, ở tần số cao, các ăng-ten này được sử dụng vì ở tần số thấp hơn, chúng có thể hơi cồng kềnh.
trong một phản xạ parabol r, chúng ta đã thấy rằng năng lượng phát ra từ phần tử nguồn cấp tại tiêu điểm của gương phản xạ chạm tới bề mặt của nó sau đó nó biến đổi vi sóng bức xạ hình cầu thành sóng phẳng. Vì vậy, nó tăng cường tính định hướng.
Theo cách tương tự trong trường hợp ăng-ten thấu kính, nguồn điểm hoạt động giống như nguồn cấp dữ liệu tạo ra năng lượng vi sóng cho bề mặt thấu kính quang học. Vì vậy, bề mặt quang học này cung cấp năng lượng cho các mặt sóng hình cầu bức xạ chuyển thành mặt sóng chuẩn trực.
Ở đây, đáng chú ý là thấu kính chuẩn trực được chế tạo bằng vật liệu điện môi có giá trị hằng số điện môi hữu hạn. Tuy nhiên, những thứ này cũng có thể được tạo ra bằng các vật liệu thể hiện dưới sự thống nhất của chỉ số khúc xạ tại RF.
Các loại ăng-ten ống kính
Có hai loại ăng ten thấu kính trễ ăng ten thấu kính và ăng ten thấu kính nhanh sẽ được thảo luận bên dưới.
Ăng-ten ống kính trễ
Một ăng-ten thấu kính trễ hoặc ăng-ten thấu kính sóng chậm có thể được định nghĩa là ăng-ten gây ra sự chậm lại ở mặt trước sóng di chuyển do phương tiện thấu kính. Đôi khi, các loại ăng-ten này còn được gọi là thấu kính điện môi. Biểu diễn hoạt động của thấu kính điện môi của ăng-ten được hiển thị bên dưới.
Ở loại ăng-ten này, sóng vô tuyến di chuyển rất chậm trong môi trường thấu kính so với trong không gian tự do, chỉ số khúc xạ lớn hơn một. Do đó, độ dài của đường đi được tăng lên bằng cách đi qua môi trường của thấu kính.
Điều này giống như tác động của thấu kính quang học thông thường lên ánh sáng. Do các phần đặc của thấu kính làm tăng độ dài của đường truyền, nên thấu kính hội tụ như thấu kính lồi sẽ tập trung sóng vô tuyến và thấu kính phân kỳ như thấu kính lõm sẽ phân tán sóng vô tuyến như trong thấu kính thông thường. Những thấu kính này được chế tạo bằng vật liệu điện môi & cấu trúc tấm mặt phẳng H.
Ăng-ten thấu kính trễ được phân thành hai loại dựa trên loại vật liệu điện môi được sử dụng để chế tạo: thấu kính điện môi kim loại và thấu kính điện môi phi kim loại.
Ăng-ten ống kính nhanh
Trong thấu kính nhanh hoặc ăng-ten thấu kính sóng nhanh, sóng vô tuyến di chuyển rất nhanh trong môi trường thấu kính so với trong không gian tự do, do đó chỉ số khúc xạ thấp hơn một, do đó độ dài của đường quang học giảm khi truyền qua môi trường thấu kính . Đôi khi, ăng-ten này còn được gọi là ăng-ten tấm kim loại mặt phẳng E.
Loại ăng-ten này không có chất tương tự trong các vật liệu quang học thông thường, do đó, nó diễn ra do vận tốc pha của sóng vô tuyến trong các ống dẫn sóng cao hơn tốc độ ánh sáng. Vì các phần rắn của thấu kính làm giảm độ dài của đường truyền, nên thấu kính hội tụ như thấu kính lõm sẽ tập trung sóng vô tuyến & thấu kính phân kỳ như thấu kính lồi ngược với thấu kính quang học thông thường. Những thấu kính này được chế tạo bằng cấu trúc tấm mặt phẳng E và siêu vật liệu chiết suất âm.
Ưu điểm và nhược điểm
Các lợi thế của ăng ten ống kính bao gồm những điều sau đây.
- Nó có chiều rộng chùm hẹp, nhiệt độ tiếng ồn thấp, mức tăng cao và thùy bên thấp.
- Cấu trúc của các anten này nhỏ gọn hơn.
- Chúng có trọng lượng nhẹ hơn so với gương phản xạ parabol & ăng-ten còi.
- Nó có dung sai thiết kế tốt hơn.
- Hỗ trợ nguồn cấp dữ liệu & nguồn cấp dữ liệu trong ăng-ten này không cản trở khẩu độ.
- Chùm tia có thể được di chuyển góc đối với trục.
- Nó mang lại sự linh hoạt hơn trong dung sai thiết kế, vì vậy có thể đạt được độ xoắn trong ăng-ten này.
- Nó được sử dụng cho các ứng dụng tần số cực cao.
Các nhược điểm của ăng-ten ống kính bao gồm những điều sau đây.
- Ống kính đặc biệt cồng kềnh ở tần số thấp hơn.
- Sự phức tạp trong thiết kế.
- Đây là đắt tiền cho các thông số kỹ thuật tương tự như so với phản xạ.
Các ứng dụng
Các ứng dụng của ăng ten ống kính bao gồm những điều sau đây.
- Chúng phù hợp với tần số trên 3 GHz.
- Được sử dụng giống như ăng-ten băng rộng.
- Chúng được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng tần số vi sóng.
- Đặc tính hội tụ của ăng-ten này có thể được sử dụng để phát triển dải ăng-ten cao được gọi là ăng-ten phản xạ parabol, vì vậy chúng được sử dụng rộng rãi trong truyền thông vệ tinh.
- Chúng được sử dụng như các phần tử chuẩn trực trong các hệ thống vi sóng có độ lợi cao như kính viễn vọng vô tuyến, sóng milimet ra-đa & anten vệ tinh.
Như vậy, đây là tổng quan về ăng-ten của ống kính - làm việc với các ứng dụng. Các ăng-ten này chủ yếu đến để cung cấp giải pháp cho chủ sở hữu và nhà điều hành địa điểm bằng cách cung cấp kết nối di động tốt hơn, dễ triển khai hơn và ít tốn kém hơn. Đây là câu hỏi dành cho bạn, anten còi là gì?
