Komunikacijski sustavi
Download
1 / 38

KOMUNIKACIJSKI SUSTAVI - PowerPoint PPT Presentation


  • 400 Views
  • Uploaded on

KOMUNIKACIJSKI SUSTAVI. 12. Antene_ 2. dio. Tanke linearne antene. 2. Antene kojima je duljina puno veća od debljine nazivamo linearnim antenama Linearne antene se koriste u obliku dipola, unipola te složenijih struktura od više linearnih antena. Dipoli.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' KOMUNIKACIJSKI SUSTAVI' - oni


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Komunikacijski sustavi

KOMUNIKACIJSKI SUSTAVI

12. Antene_ 2. dio


Tanke linearne antene
Tanke linearne antene

2

Antene kojima je duljina puno veća od debljine nazivamo linearnim antenama

Linearne antene se koriste u obliku dipola, unipola te složenijih struktura od više linearnih antena


Dipoli
Dipoli

  • Dipol je tanka linearna antena koja se sastoji od dva tanka vodljiva štapa i napaja se na sredini

  • Raspodjela struje po duljini dipola je sinusna

IT je vrijednost struje maksimuma stojnog vala

3


4

Raspodjela struje ovisi o duljini dipola, L, u odnosu na valnu duljinu vala, 

Raspodjela struje utječe na dijagram zračenja te na ostale parametre antene

Jakost električnog polja koje stvara dipol na udaljenosti d je


5


Poluvalni dipol
Poluvalni dipol

z

Q

=

o

78

D

x

F

=

o

360

D

6

U primjeni se vrlo često susreće poluvalni dipol, odnosno dipol kojemu je


7

  • Parametri poluvalnog dipola:

    • Otpor zračenja

    • Impedancija

    • Usmjerenost

    • Efektivna površina

    • Efektivna duljina



9

  • Parametri punovalnog dipola:

    • Otpor zračenja

    • Usmjerenost

    • Efektivna površina

    • Efektivna duljina


Vertikalni unipol iznad vodljive podloge
Vertikalni unipol iznad vodljive podloge

  • Tlo je poluvodič, čija svojstva ovise o frekvenciji

    • Dielektričnost (permitivnost) r  0

      • Tla: 3-15

      • Vode: 80

    • Vodljivost   0

      • Tla: 1-30 mS/m

      • Vode slatke: 3 mS/m; morske: 4640 mS/m

  • Struja u tlu sastoji se od pomačne i vodljive komponente


  • Slijedi

  • Odnosno

  • Ovisno o vodljivosti i permitivnosti tla, na kritičnoj valnoj duljini k bit će vodljiva i pomačna komponenta jednake

  • Za tlo kritična valna duljina, odnosno kritična frekvencija može biti od 2 - 200 MHz, za morsku vodu i do 1 GHz – ispod ove frekvencije možemo smatrati tlo dobro vodljivim


I

v

Q

Q

I

+

+

v

+

-

-

-Q

-

v

-Q

I’

v

I’


  • Inducirane struje u tlu utječu na zračenje antene tlu (podlozi)

    • Vertikalni dipol – inducirana struja potpomaže polje

    • Horizontalni dipol – inducirana struja je suprotnog smjera od struje u dipolu i prigušuje polje – posljedica: val horizontalne polarizacije ne može se prostirati ispod kritične frekvencije


Unipoli tap antene
Unipoli (štap antene) tlu (podlozi)

  • UNIPOL je ravan vodič smješten okomito iznad vodljive plohe – napajanje je asimetrično.

  • Uz pretpostavku vodljivosti plohe, unipol visine H ima identičan dijagram zračenja kao dipol duljine L=2H, ali dakako samo iznad vodljive plohe.

  • Impedancija unipola jednaka je polovici impedancije ekvivalentnog dipola.

    • Prema tome dovoljno je odrediti parametre dipola iz kojih se onda jednostavo izvode parametri unipola.

  • ELEKTRIČNI KRATKI UNIPOL- H<<

    • Raspodjela struje je linearna


Antene za podru je do 30 mhz
Antene za područje do 30 MHz tlu (podlozi)

  • Električki kratki unipoli (kratke štap antene)

    • L, T i kišobran antene

  • Četvrtvalni unipoli (H=/4) na višim frekvencijama

    • Usmjerenost D=3.3 (5.2 dB)

    • Efektivna visina

    • Efektivna površina


Antene za podru je 30 3000 mhz
Antene za područje 30 – 3000 MHz tlu (podlozi)

  • Poluvalni dipoli

  • Unipoli

  • Yagi antene

  • Linearno-logaritamske antene

  • Spiralne antene

  • Okvirne antene

  • Antenski nizovi


Yagi antena
Yagi antena tlu (podlozi)


  • Yagi antena se sastoji od jednog aktivnog poluvalnog dipola i dva ili više pasivnih dipola

  • U smjeru maksimalnog zračenja dipoli su obično kraći i nazivaju se direktori.

  • U suprotnom je smjeru jedan dipol duži od /2 i naziva se reflektor.

  • U pasivnim dipolima javljaju se struje pod utjecajem zračenja aktivnog dipola.

  • Uz pravilno odabrane razmake između dipola sekundarna zračenja će imati istu fazu kao i zračenje aktivnog dipola. Korekcija faze se dodatno popravlja dužinom pasivnog dipola, jer ona utječe na međuinduktivnu vezu između dipola (udaljenosti su oko 0.125 do 0.25).


  • Povećanjem broja pasivnih dipola i dva ili više pasivnih dipola

    • povećava se usmjerenost (sa 3 elementa do 7 dB, 4 elementa 8.5 dB, 5 elemenata 9.5 dB, itd.)

    • povećava se duljina antene

    • sužava se frekvencijski pojas (nekoliko postotaka radne frekvencije)

    • smanjuje se impedancija antene

  • Povećavanje impedancije antene i povećanje širine pojasa ostvaruje se savijenim dipolom

Impedancija savijenog dipola je 4 puta veća od impedancije običnog poluvalnog dipola

Širina pojasa antene sa savijenim dipolom je 2 puta veća


Linearno logaritamska antena
Linearno-logaritamska antena i dva ili više pasivnih dipola

  • To je sustav napajanih elemenata različita geometrijskog oblika u logaritamskoj strukturi

  • Izrađuju se površinske i žičane

  • Logaritamska struktura osigurava širokopojasnost

  • Unutar frekvencijskog pojasa zadržavaju približno iste karakteristike dobitka i impedancije

  • Relativno malo pojačanje – 8.5 dBd (u odnosu na poluvalni dipol)

  • Odnos naprijed – nazad 25 do 35 dB


Najjednostavnija konstrukcija je sa elementima u obliku štapa koji predstavljaju logaritamko-periodički niz dipola. Razmaci i duljina dipola udovoljavaju uvjetima:


  • Simetrično napajani dipoli priključuju se na stezaljkama najkraćeg dipola. Kada anatena radi kao odašiljačka, val se prvo širi duž pobudnog voda, praktično bez zračenja. Priključeni dipoli koji su kraći od /3 djeluju kao kapacitivni teret i ne doprinose aktivno zračenju. U zračenju sudjeluju dipoli dužine od /3 do /2.

  • dužinama najkraćeg i najdužeg dipola određene su i minimalna i maksimalna valna duljina

  • Lmax=max /2 i Lmin=min /2

  • ulazna impedancija je oko 100 

  • broj elemenata antene N


Spiralne antene
Spiralne antene najkraćeg dipola. Kada anatena radi kao odašiljačka, val se prvo širi duž pobudnog voda, praktično bez zračenja. Priključeni dipoli koji su kraći od

  • Helikoidne, konusne, sferne i druge

  • Izrađuju se od vodiča konstantnog presjeka, metalnih traka konstantne i promjenjive debljine 


Helikoidna antena
Helikoidna antena najkraćeg dipola. Kada anatena radi kao odašiljačka, val se prvo širi duž pobudnog voda, praktično bez zračenja. Priključeni dipoli koji su kraći od

  • Žičana spirala postavljena okomito na vodljivu površinu

  • d/2 – radijus antene

  • a – krak spirale

  • N – broj zavoja

  • L – dužina zavoja

  • A = N.a – dužina spirale


  • za L < 3/4 najkraćeg dipola. Kada anatena radi kao odašiljačka, val se prvo širi duž pobudnog voda, praktično bez zračenja. Priključeni dipoli koji su kraći od  zračenje je radijalno (ne koristi se)

  • za 3/4 < L < 4/3 aksijalno zračenje u smjeru spirale - kružno polarizirani val ovisno o smjeru namatanja spirale

  • -za L > 4/3 konusno zračenje (rijetko se koristi)

  • Najveća širina opsega za =120 do 160 za broj zavoja veći od 3

  • Rzr= 60 – 90 

  • Empirijski izrazi

    kod aksijalnog moda

    zračenja


Okvirne antene
Okvirne antene najkraćeg dipola. Kada anatena radi kao odašiljačka, val se prvo širi duž pobudnog voda, praktično bez zračenja. Priključeni dipoli koji su kraći od

uz


  • Slijedi najkraćeg dipola. Kada anatena radi kao odašiljačka, val se prvo širi duž pobudnog voda, praktično bez zračenja. Priključeni dipoli koji su kraći od

  • Uz i



Mikrovalne antene
Mikrovalne antene kut između vektora S i Poyntingova vektora jednak 90

  • Koriste se za dm, cm i mm valno područje

  • Na nižim frekvencijama koriste se linearni žičani i helikoidni radijatori, na višim frekvencijama otvor antene, reflektor antene i leća antene

  • Mikrovalne antene se koriste kod usmjerenih veza velikih kapaciteta i kod satelitskih komunikacija


Otvor prorez antene
Otvor (prorez) antene kut između vektora S i Poyntingova vektora jednak 90

  • Kod ovih se antena koristi pojava da se na prorezu valovoda zrači energija elektromagnetskog vala

  • Prednost ovih antena je da nema isturenih dijelova – primjena kod aviona

  • Često se koristi više proreza gdje dijagram zračenja ovisi o razmaku između proreza


Lijevak antene
Lijevak antene kut između vektora S i Poyntingova vektora jednak 90

  • Otvoreni valovod zrači energiju EMV-a pri čemu je radijacijska komponenta polja proporcionalna površini otvora.

  • Usmjernost je veća kod otvora većih dimenzija, ali s povećanjem površine presjeka valovoda pojavljuju se viši modovi (uzrokuju protufazna polja na pojedinim mjestima)

  • Kako bi se valovodu povećala površina, a izbjegli viši modovi valovod se pri kraju postepeno širi u lijevak – dobije se lijevak antena



Reflektor antene
Reflektor antene valovod postepeno proširuje u E ili H ravnini

  • Uz osnovni radijator često je sastavni dio antene ravni, kutni ili parabolni reflektor

  • Reflektor je načinjen od vodljivog materijala, često od paralelnih vodiča koji su postavljeni u smjeru vektora jakosti električnog polja, te su s razmakom manjim od /10

  • Ravni reflektor

    • Uklanja zračenje iz smjera suprotnom glavnom zračenju

    • Primjer: TV odašiljačka antena - na ravni reflektor postavljaju se 4 punovalna dipola istofazno napajana, postavljenih na razmaku /2


Antena s parabolnim reflektorom
Antena s parabolnim reflektorom valovod postepeno proširuje u E ili H ravnini


  • Parabolni reflektor se izrađuje od dobro vodljivih materijala, a geometrijski odgovara dijelu rotacionog paraboloida ili parabolnog cilindra.

  • Parabola je krivulja kojoj su sve točke jednako udaljene od jedne točke – žarišta (fokusa) i jednog pravca

  • U žarište se postavlja primarni radijator – antena koja zrači prema reflektoru. U reflektoru se induciraju struje, te se on ponaša kao sekundarni izvor zračenja

  • Zahvaljujući geometrijskim svojstvima parabole reflektirani val će imati istu fazu na ravnini (fronta vala je ravnina) – ravni transferzalni val

  • Time se ostvaruju dobici antene reda 30-40 dB

  • Za ostvarivanje maksimalnog dobitka snaga na rubu reflektora treba biti manja za 10 dB u odnosu na snagu u središtu, a dobitak možemo računati kao



Antenski nizovi
Antenski nizovi dm području, te prorez antene, lijevak i spiralne antene u cm i mm području

  • Da bi se povećala usmjerenost antene koriste se nizovi istovrsnih antena (elementarnih radijatora) – linearni i planarni nizovi

  • Geometrijskim rasporedom elemenarnih antena, te njihovim napajanjem određuju se svojstva zračenja antenskog niza

  • Korištenjem nizova efektivno se povećava površina antene, što je neophodno na višim frekvencijama

  • Često se koriste poluvalni ili punovalni dipoli kao elementarni radijatori


  • Ako se jakost polja u dalekoj točki elementarnog radijatora izrazi kao

  • Gdje je polje elementarnog radijatora pobuđenog jediničnom amplitudom i fazom 0, Ai amplituda pobude i-tog radijatora, a i faza pobude

  • Ukupno polje antenskog niza od N elementarnih radijatora računa se kao

  • Gdje je i faza ovisna o položaju centra i-te antene u odnosu prema ishodištu

  • F se naziva faktorom niza


ad