Shoxli antennalar mikroto'lqinli va millimetr to'lqinli muhandislikda eng ko'p qo'llaniladigan yo'naltiruvchi antennalar qatoriga kiradi. Ularning oddiy mexanik tuzilishi, oldindan aytib bo'ladigan nurlanish xususiyatlari, nisbatan past aks ettirishi va o'rtacha va yuqori kuchaytirishga erishish qobiliyati ularni antenna o'lchash, EMC sinovlari, radar, aloqa tizimlari, oziqlantirish tizimlari va RF laboratoriyalarida qimmatli qiladi.
Shoxli antenna asosan quyidagilar deb hisoblanishi mumkinasta-sekin kengayib boruvchi diafragma bilan to'lqin yo'riqnomasiElektromagnit to'lqinlarning to'lqin yo'riqchisidan bo'sh joyga keskin o'tishiga yo'l qo'yish o'rniga, yonib turgan qism yanada bosqichma-bosqich transformatsiyani ta'minlaydi. Bu impedans mosligini yaxshilashga yordam beradi va elektromagnit energiyaning ko'proq qismini boshqariladigan nurlanish nuriga yo'naltiradi.
To'lqin yo'nalishi geometriyasiga va diafragmaning kengayish yo'nalishiga qarab, shoxli antennalar bir nechta shakllarda, jumladan, loyihalashtirilishi mumkinsektoral shoxlar, piramidal shoxlar va konussimon shoxlarAsl ma'lumotnoma maqolasida shoxli antenna tuzilmalariga asosiy kirish sifatida ushbu uchta konfiguratsiyadan foydalanilgan.
1. Shoxli antenna qanday ishlaydi?
To'lqin yo'nalishi elektromagnit energiyani o'tkazuvchan struktura ichida cheklaydi. Yo'naltirilgan to'lqin ochiq uchga yetganda, energiyaning bir qismi bo'sh joyga nurlanadi, bir qismi esa to'lqin yo'nalishi va bo'sh joy impedanslari orasidagi o'tish tufayli aks etishi mumkin.
Shoxli antenna to'lqin yo'riqnomasining kesimini diafragma tomon bosqichma-bosqich oshirish orqali bu o'tishning keskinligini kamaytiradi.
Elektromagnit to'lqin yonib ketgan qism orqali tarqalganda, maydon kattaroq diafragma bo'ylab kengayadi. Keyin diafragma bo'sh joyga nurlanadi va yo'naltirilgan nur hosil qiladi.
Shuning uchun, lampochka ikkita muhim maqsadga xizmat qiladi:
- Bu to'lqin yo'riqchisi va bo'sh joy o'rtasida silliqroq o'tishni ta'minlaydi.
- Bu samarali nurlanish diafragmasini oshiradi, bu esa yo'nalishni va kuchaytirishni oshiradi.
Shuni ta'kidlash kerakki, shox shunday qiladiaks ettirishlarni yoki tik turgan to'lqinlarni butunlay yo'q qilmangBuning o'rniga, mos ravishda ishlab chiqilgan shox aks ettirishni kamaytirishi va yaxshi impedans mosligini ta'minlashi mumkin, bu odatda nisbatan past VSWRda aks etadi.
1-rasm. Sekin-asta yonib turadigan to'lqin yo'nalishi diafragmasiga ega odatiy shoxli antenna.
2. Shoxli antennalarning ish chastotasi
Shoxli antennalar bitta universal chastota diapazoniga ega emas.
Ularning ish chastotasi asosan quyidagilar bilan belgilanadito'lqin yo'nalishi o'lchamlari, to'lqin yo'nalishi rejimi, diafragma geometriyasi, uzatish tuzilishi va mo'ljallangan o'tkazish qobiliyati.
An'anaviy shoxli antennalar, ayniqsa, mikroto'lqinli va millimetr to'lqin chastotalarida keng tarqalgan, chunki to'lqin uzunligi kamayishi bilan to'lqin yo'naltiruvchi o'lchamlari amaliy bo'lib qoladi. Biroq, maxsus ishlab chiqilgan keng polosali shoxli tuzilmalar ham past chastotalarda ishlashi mumkin, aniq to'lqin yo'naltiruvchi shoxlari esa millimetr to'lqinli va sub-THz diapazonlariga yaxshi cho'zilishi mumkin.
Masalan, shoxli antenna dizaynlarini yuzlab megagerts diapazonidan 100 gigagertsgacha bo'lgan diapazonlarda topish mumkin. RF MISO hozirda quyidagi chastotalarda ishlaydigan keng polosali shoxli konfiguratsiyalarni taklif etadi.300–750 MGts, shuningdek, konussimon shoxli antennalarni qoplaydi220–325 gigagertsli, bu antenna oilasining amaliy chastota diapazoni qanchalik keng bo'lishi mumkinligini ko'rsatib beradi.
3. Shoxli antennalarning asosiy turlari
3.1 Sektorli shoxli antenna
To'rtburchaklar to'lqin yo'riqchisi faqat bitta tekislikda yondirilganda sektoral shox hosil bo'ladi.
Agar to'lqin yo'riqchisi kengaytirilsaElektron samolyot, struktura deyiladiE-tekislikli sektoral shoxAgar kengayish sodir bo'lsaH-tekisligi, u deyiladiH-tekislikdagi sektoral shox.
Diafragma o'lchami faqat bitta tekislikda oshgani sababli, nurning shakllanishi mos keladigan tekislikda aniqroq bo'ladi.
3.2 Piramidal shoxli antenna
To'rtburchaklar to'lqin yo'nalishi E va H tekisliklarida yondirilganda piramidal shox hosil bo'ladi.
Olingan struktura kesilgan piramidaga o'xshaydi va ikkala o'lchamda ham diafragma kengayishini ta'minlaydi.
Piramidal shoxlar keng qo'llaniladistandart kuchaytirish shoxlari va mos yozuvlar antennalarichunki ularning kuchayishi va nurlanish naqshlarini aniq tavsiflash mumkin.
Masalan, RF MISO ko'plab mikroto'lqinli va millimetr to'lqin diapazonlarida standart kuchaytirish shoxli antennalarni taklif qiladi. Uning WR10 standart kuchaytirish shoxlari oilasiga quyidagilar kiradi:75 dan 110 gigagertsgacha, belgilangan kuchaytirish, VSWR, polyarizatsiya va nur kengligi xususiyatlari bilan.
3.3 Konussimon shoxli antenna
Konussimon shox odatda dumaloq to'lqin yo'riqchisini dumaloq teshikka qarab asta-sekin kengaytirish orqali hosil bo'ladi.
To'rtburchaklar to'lqin yo'riqchisidan kelib chiqqan piramidal shoxdan farqli o'laroq, konussimon shox aylanish nosimmetrik geometriyaga ega.
Konussimon shoxli antennalar odatda mikroto'lqinli, millimetr to'lqinli, oziqlantirish va o'lchash dasturlarida qo'llaniladi. Oziqlantirish tuzilishi va polyarizatsiya tarmog'iga qarab, ular ko'proq ixtisoslashgan polyarizatsiya konfiguratsiyalarini ham qo'llab-quvvatlashi mumkin.
2-rasm. Shoxli antennaning odatiy konfiguratsiyalari: E-tekislikli sektoral, H-tekislikli sektoral, piramidal va konussimon shoxlar.
4. Yorug'lik burchagi, diafragma o'lchami va shox uzunligi
Shoxning geometriyasi uning elektromagnit ishlashiga bevosita ta'sir qiladi.
Dizaynning uchta muhim parametri:
yonish burchagi, diafragma o'lchami va shox uzunligi.
Kattaroq diafragma odatda yuqori yo'nalishni va torroq nurni ta'minlashi mumkin, ammo shunchaki chaqnash burchagini oshirish avtomatik ravishda yaxshiroq ishlashga olib kelmaydi.
Agar signal berilgan diafragma o'lchami uchun juda qisqa bo'lsa, diafragma bo'ylab haddan tashqari fazaviy o'zgarish paydo bo'lishi mumkin. Bu diafragma samaradorligini pasaytiradi va nurlanish naqshini yomonlashtirishi mumkin.
Aksincha, shoxni haddan tashqari uzun qilish mexanik o'lcham va vaznni oshiradi, ammo ishlashda mutanosib yaxshilanishni ta'minlamaydi.
Shuning uchun shox dizayni muvozanatni o'z ichiga oladi:
- Diafragma hajmi
- Yorug'lik burchagi
- Uzunlik
- Faza xatosi
- Daromad
- Nur kengligi
- Mexanik o'lchamlar
5. Radiatsiya naqshlari va nurlanish xususiyatlari
Shoxli antennalar odatda yo'naltiruvchi radiatorlardir.
Elektromagnit energiya asosan diafragma orqali oldinga yo'nalishda to'planadi va yon loblar bilan birgalikda aniq belgilangan asosiy nurni hosil qiladi.
Ikkita radiatsiya naqshini kesish ayniqsa muhimdir:
- E-tekislik nurlanish naqshlari
- H-tekislik nurlanish naqshlari
The3 dB nur kengliginurlanish quvvati maksimal qiymatidan 3 dB pastga tushadigan ikki nuqta orasidagi asosiy nurning burchak kengligini tavsiflash uchun odatda ishlatiladi.
Umuman olganda, samarali diafragmaning to'lqin uzunligiga nisbatan ortishi yo'nalishni oshiradi va nurni toraytirishga moyil bo'ladi.
Bu bog'liqlikni amaliy millimetr to'lqinli shoxli antennalarda ham kuzatish mumkin. Masalan, RF MISO ning 75–110 gigagertsli standart kuchaytirish shoxlari kuchaytirish va VSWR ma'lumotlari bilan birga E-tekislik va H-tekislik nur kengligi xususiyatlarini ko'rsatadi.
3-rasm. Shox teshigi orqali elektromagnit to'lqinlarning kengayishi va nurlanishining illyustratsiyasi.
6. Shoxli antennalarning afzalliklari
Shoxli antennalar RF va mikroto'lqinli tizimlar uchun bir qator afzalliklarni taklif etadi:
Yaxshi yo'naltirilganlik
Kengaytirilgan diafragma nurlanishni oldinga yo'nalishda jamlaydi.
Bashorat qilinadigan nurlanish xususiyatlari
Yaxshi ishlab chiqilgan shoxli antennalar barqaror va aniq belgilangan E-tekislik va H-tekislik naqshlarini ta'minlashi mumkin.
Yaxshi empedans mosligi
To'lqin yo'riqnomasidan bo'sh joyga bosqichma-bosqich o'tish aks ettirishni kamaytirishi va past VSWR ni qo'llab-quvvatlashi mumkin.
O'rtacha va yuqori daromad
Turli xil kuchaytirish darajalarini ta'minlash uchun turli diafragma o'lchamlari va shox uzunliklari ishlab chiqilishi mumkin.
Nisbatan oddiy tuzilish
Ko'pgina murakkab yuqori kuchaytirgichli antenna arxitekturalari bilan taqqoslaganda, an'anaviy shoxlar mexanik jihatdan sodda va mustahkamdir.
Yuqori chastotali o'lchovlar uchun mos keladi
Ularning to'lqin yo'riqnomasiga asoslangan arxitekturasi shoxli antennalarni mikroto'lqinli va millimetr to'lqin o'lchash tizimlarida ayniqsa qimmatli qiladi.
7. Dizayn jihatlari va cheklovlari
Shoxli antennalar, shuningdek, bir nechta muhandislik murosalarini ham o'z ichiga oladi.
Yuqori kuchaytirish odatda kattaroq elektr diafragmasini talab qiladi, bu esa antennaning fizik o'lchamlarini oshirishi mumkin.
Diafragma bo'ylab maqbul faza taqsimotini saqlab qolish uchun diafragma o'lchami, shox uzunligi va chaqnash burchagi o'rtasidagi bog'liqlik ham diqqat bilan nazorat qilinishi kerak.
Juda yuqori chastotalarda ishlov berish aniqligi, sirt sifati, to'lqin yo'riqnomasi o'lchamlari va flanes hizalanishi tobora muhim ahamiyat kasb etmoqda, chunki hatto nisbatan kichik mexanik xatolar ham to'lqin uzunligining sezilarli qismini tashkil qilishi mumkin.
Shuning uchun muhandislar nafaqat kuchaytirish va chastota diapazonini, balki quyidagilarni ham baholashlari kerak:
VSWR, polyarizatsiya, o'zaro polyarizatsiya ko'rsatkichi, nur kengligi, yon lob darajasi, RF interfeysi, quvvatni boshqarish va mexanik bardoshlik.
8. Shoxli antennalarning qo'llanilishi
Yo'nalishli nurlanish, barqaror xususiyatlar va to'lqin yo'riqnomasi tizimlari bilan mosligi tufayli shoxli antennalar quyidagilarda keng qo'llaniladi:
- Antenna kuchaytirish o'lchovi
- Radiatsiya naqshini o'lchash
- EMC va EMI sinovlari
- Radar tizimlari
- Mikroto'lqinli va millimetr-to'lqinli aloqa
- Sun'iy yo'ldosh antennasini sinovdan o'tkazish
- Yo'nalishni aniqlash va kuzatish
- Anekoik kamerani o'lchash
- Reflektor antennasi ozuqalari
- RF tadqiqot va laboratoriya tizimlari
- Kalibrlash va mos yozuvlar antennasi ilovalari
Keng polosali signal signallari dizaynlari o'lchash va monitoring tizimlari uchun keng ishchi o'tkazish qobiliyatini ham ta'minlashi mumkin. Masalan, RF MISO ning 18–40 gigagertsli keng polosali signal signallari antennalari mikroto'lqinli sinovlar, antenna o'lchovlari, sun'iy yo'ldosh antennalarini sinovdan o'tkazish, yo'nalishni aniqlash, kuzatuv va EMC bilan bog'liq o'lchovlar kabi ilovalar uchun mo'ljallangan.
Xulosa
Shoxli antenna yo'naltirilgan elektromagnit to'lqinni asta-sekin kengayib boruvchi to'lqin yo'nalishi diafragmasi orqali yo'naltirilgan erkin fazoviy nurlanishga aylantiradi.
Uning kombinatsiyasiyaxshi empedans mosligi, yo'nalishli nurlanish, oldindan aytib bo'ladigan nurlanish xususiyatlari, foydali kuchaytirish va nisbatan oddiy konstruksiyashoxni mikroto'lqinli va millimetr to'lqinli muhandislikdagi eng muhim antenna tuzilmalaridan biriga aylantirdi.
Sektoral va piramidal shoxlardan tortib konussimon va keng polosali dizaynlargacha, turli xil tuzilmalar ma'lum chastota diapazonlari, qutblanish talablari, kuchaytirish darajalari va o'lchash muhitlari uchun optimallashtirilishi mumkin.
Shoxli antennani tanlayotgan muhandislar uchun chastota diapazoni faqat boshlang'ich nuqtadir. Kuchaytirish, VSWR, nur kengligi, polyarizatsiya, to'lqin yo'nalishi yoki koaksial interfeys, quvvatni boshqarish va mexanik o'lchamlar to'liq RF tizimining talablariga muvofiq baholanishi kerak.
Nashr vaqti: 2026-yil 21-avgust
