Linsantenn: Design, funktion, typer och dess tillämpningar

En antenn är en metallisk överföringsenhet som sänder och tar emot radioelektromagnetiska vågor mellan den elektriska kretsen och rymden. Dessa enheter finns i olika storlekar och former där de små antennerna kan hittas på ditt tak som används för att titta på TV och de stora antennerna används för att fånga signaler miljontals mil bort från satelliter. Det finns olika typer av antenner är tillgänglig där varje antenn huvudsakligen är designad för att sända och ta emot signaler i ett visst frekvensområde baserat på dess form och storlek som tråd, dipol, loop, kort dipol, bländare, monopol, lins, slot, horn, etc. Den här artikeln diskuterar en översikt över en av typerna av antenn nämligen – linsantenn , och dess arbete med applikationer.

Vad är linsantenn?

Den tredimensionella elektromagnetiska enheten som främst används för högre frekvensapplikationer är känd som en linsantenn. Denna antenn inkluderar en elektromagnetisk lins med matning och den liknar en glaslins som används i den optiska domänen. Denna antenn använder en böjd yta för både sändning och mottagning. Dessa antenner är tillverkade av glas, varhelst de konvergerande såväl som divergerande linsegenskaperna följs. Linsens antennfrekvensområde sträcker sig från 1000 MHz till 3000 MHz.

De funktion hos en linsantenn är att generera en plan vågfront från sfärisk, kontrollera bländarbelysning, kollimera elektromagnetiska strålar, bildar fronten av den inkommande vågen vid dess fokus och producerar riktningsegenskaper.

Objektiv antenndesign

Linsantenn är huvudsakligen utformad för att sända och ta emot signaler inom mikrovågsfrekvensområdet. Om vi ​​anser att en optisk lins av konvergerande typ är närvarande vid en specifik position och energikälla är närvarande vid brännpunkten som producerar energin på ett brännviddsavstånd längs den optiska linsens axel i sändningsläge.

Vi bör alla vara medvetna om att ur optisk synvinkel när ljuset faller på utsidan av linsen så vrids det på grund av brytningen. Här beror sättet att vrida ljusenergin främst på materialet & kurvan varifrån linsen är gjord.

Som ett resultat, närhelst matningsantennen som en dipol- eller hornantenn är närvarande vid brännpunkten som är tillgänglig till vänster om linsen, kan den framträdande sfäriska vågfronten från källan som avviker från naturen falla in från antennens yta.

Så, när strålarna väl strömmar genom den efter infallandet, kommer de avvikande strålarna att kollimera på grund av brytning och ändras till platta vågfronter. Således uppnås de parallella strålarna på den högra sidan av den optiska linsen. Så här sänds antennens signal med ett matningselement. På liknande sätt, om denna antenn är gjord av ett dielektriskt material, kollimeras de elektromagnetiska RF-signalerna på samma sätt och vidare sänds de.

Tänk nu på följande antenn i mottagningsläge. I detta läge kommer de parallella strålarna att falla in på den konvergerande linsens yta, vid brännpunkten på linsens vänstra sida konvergerar på grund av brytningsmekanismen. Så den här processen används när den väl används för mottagningsläge.

Här bör det noteras att för att uppnå bättre fokuseringsegenskaper vid radiofrekvens måste mediet ha ett brytningsindex under enhet. Så detta leder till att ge raka vågfronter även när materialets brytningsindex är lågt/högt.

Objektivantenn fungerar

Linsens antenn fungerar på samma sätt som en optisk lins. I linsmaterial har mikrovågssignalerna en annan fashastighet än i luft, så den ändrade linstjockleken fördröjer helt enkelt mikrovågssignalerna som sänder genom den i olika mängder, vågriktningen och ändrar vågfrontens form.

Denna antenn använder egenskaperna för konvergens och divergens hos en lins för att sända och ta emot signaler. Dessa typer av antenner inkluderar en dipol/hornantenn med linsen. Här beror linsens storlek huvudsakligen på driftsfrekvensen så när driftfrekvensen är högre är linsen mindre i storlek. Så vid höga frekvenser används dessa antenner eftersom de vid lägre frekvenser kan vara något skrymmande.

I en parabolisk reflekto r, vi har sett att den emitterade energin från matningselementet i reflektorns fokus når dess yta och sedan ändrar den mikrovågorna som sfäriskt utstrålas till plana vågor. Så det förbättrar riktningen.

På samma sätt i fallet med en linsantenn, fungerar punktkällan som matningen som producerar mikrovågsenergin till den optiska linsens yta. Så denna optiska yta driver de utstrålade sfäriska vågfronterna att förändras till en kollimerad.

Här är det anmärkningsvärt att den kollimerande linsen är gjord av ett dielektriskt material som har det finita dielektriska konstantvärdet. Dessa kan emellertid också tillverkas med material som uppvisar under brytningsindexets enhet vid RF.

Typer av linsantenn

Det finns två typer av linsantenn fördröjd linsantenn och snabb linsantenn som diskuteras nedan.

Delay Lens Antenn

En fördröjningslins eller en långsam våglinsantenn kan definieras som en antenn som orsakar retardation i de resande vågfronterna på grund av linsmediet. Ibland kallas dessa typer av antenner även för dielektriska linser. Representationen av den dielektriska linsens verkan hos antennen visas nedan.

I denna typ av antenn rör sig radiovågorna mycket långsamt i linsmediet än i fritt utrymme, brytningsindexet är större än ett. Således ökas banans längd genom att passera genom linsens medium.

Detta är samma sak som en vanlig optisk linsverkan på ljuset. Eftersom solida delar av linsen ökar längden på banan, fokuserar en konvergerande lins som en konvex lins radiovågor och en divergerande lins som en konkav lins sprider radiovågor som i vanliga linser. Dessa linser är gjorda av dielektriska material och H-plane plattstrukturer.

Fördröjningslinsantenn klassificeras i två typer baserat på den dielektriska materialtypen som används för konstruktion: metallisk dielektrisk lins och icke-metallisk dielektrisk lins.

Snabb linsantenn

I en snabb lins eller snabbvågsantenn rör sig radiovågorna mycket snabbare inom linsmediet jämfört med i det fria utrymmet, så brytningsindexet är under ett, så längden på den optiska banan reduceras genom att passera genom linsmediet . Ibland är denna antenn också känd som en E-plans metallplattantenn.

Denna typ av antenn har ingen analog inom vanliga optiska material, så det sker på grund av att radiovågornas fashastighet inom vågledare är högre än ljushastigheten. Eftersom solida delar av linsen minskar längden på banan, fokuserar en konvergerande lins som en konkav lins radiovågor och en divergerande lins som en konvex lins är motsatsen till vanliga optiska linser. Dessa linser är gjorda med E-plan plattstrukturer och negativt index metamaterial.

Fördelar och nackdelar

De fördelarna med linsantenn inkluderar följande.

• Den har smal strålbredd, låg brustemperatur, hög förstärkning och låga sidolober.
• Strukturen hos dessa antenner är mer kompakt.
• Dessa väger mindre jämfört med paraboliska reflektorer och hornantenner.
• Den har bättre designtolerans.
• Matnings- och matningsstödet i denna antenn hindrar inte bländaren.
• Balken kan vinkelförskjutas i förhållande till axeln.
• Det ger mer flexibilitet inom designtolerans, så vridning inom denna antenn är möjlig.
• Den används för extremt högfrekventa applikationer.

De nackdelar med linsantenner inkluderar följande.

• Linser är skrymmande speciellt vid lägre frekvenser.
• Komplexitet i designen.
• Dessa är dyra för samma specifikationer jämfört med reflektorer.

Ansökningar

De tillämpningar av linsantenner inkluderar följande.

• Dessa är lämpliga för frekvenser över 3 GHz.
• Används som bredbandsantennen.
• Dessa används främst för mikrovågsfrekvenstillämpningar.
• Denna antenns konvergerande egenskaper kan användas för att utveckla ett stort antal antenner som kallas paraboliska reflektorantenner, så dessa används i stor utsträckning inom satellitkommunikation.
• Dessa används som kollimerande element i högförstärkningsmikrovågssystem som radioteleskop, millimetervåg radar & satellitantenner.

Detta är alltså en översikt över linsantenner – arbeta med applikationer. Dessa antenner har huvudsakligen kommit för att tillhandahålla en lösning till platsägare och operatörer genom att tillhandahålla bättre mobilanslutning som är lättare att distribuera och billigare. Här är en fråga till dig, vad är en hornantenn?