Теория антенн - объектив
Антенны, которые мы обсуждали до сих пор, имели плоскую поверхность. Линзовые антенны используют изогнутую поверхность как для передачи, так и для приема.Lens antennasсделаны из стекла, в котором соблюдаются собирающие и рассеивающие свойства линз. Линзовые антенны используются для высокочастотных приложений.
Диапазон частот
Частотный диапазон использования линзовой антенны начинается при 1000 MHz но его использование больше в 3000 MHz and above.
Чтобы лучше понять линзовую антенну, необходимо знать принцип работы линзы. Обычная стеклянная линза работает по принципу преломления.
Конструкция и работа линзовой антенны
Если предполагается, что источник света находится в фокусе линзы, которая находится на фокусном расстоянии от линзы, то лучи проходят через линзу в виде коллимированных или параллельных лучей на плоском волновом фронте.
Лучи, проходящие через центр линзы, меньше преломляются, чем лучи, проходящие через края линзы. Все лучи направляются параллельно фронту плоской волны. Это явление линзы называетсяdivergence.
Та же процедура меняется на противоположную, если луч света направлен справа налево от той же линзы. Затем луч преломляется и встречается в точке, называемой фокусной точкой, на фокусном расстоянии от линзы. Это явление называетсяconvergence.
То же самое можно лучше понять, наблюдая следующую диаграмму -
Лучевая диаграмма представляет фокус и фокусное расстояние от источника до объектива. Полученные параллельные лучи также называются коллимированными лучами.
На приведенном выше рисунке источник в фокусной точке на фокусном расстоянии от линзы коллимируется во фронте плоской волны. Это явление можно обратить вспять: свет, направленный с левой стороны, сходится с правой стороны линзы.
Именно из-за этой взаимности объектив можно использовать в качестве антенны, поскольку одно и то же явление помогает использовать одну и ту же антенну как для передачи, так и для приема.
Показано изображение модели линзовой антенны.
Для достижения фокусирующих свойств на более высоких частотах показатель преломления должен быть меньше единицы. Каким бы ни был показатель преломления, цель линзы - выпрямить форму волны. На основе этого были разработаны линзы в плоскости E и H, которые также задерживают или ускоряют фронт волны.
Типы линзовых антенн
Доступны следующие типы линзовых антенн -
Диэлектрическая линза, металлическая пластина в H-плоскости или линза с задержкой (бегущие волны задерживаются средой линзы)
Линза с металлической пластиной E-plane
Неметаллические линзы диэлектрического типа
Металлический или искусственный диэлектрический тип линзы
Преимущества
Ниже приведены преимущества линзовой антенны:
В линзовых антеннах, опоры подачи и подачи не закрывайте апертуру.
Имеет больший расчетный допуск.
Может обрабатываться большее количество волн, чем параболический отражатель.
Луч можно перемещать под углом относительно оси.
Недостатки
Ниже приведены недостатки линзовой антенны:
Линзы тяжелые и громоздкие, особенно на низких частотах
Сложность в дизайне
Дороже по сравнению с отражателями при тех же характеристиках
Приложения
Ниже приведены применения линзовой антенны -
Используется как широкополосная антенна
Специально используется для микроволновых частот
Сводящие свойства линзовых антенн могут быть использованы для разработки антенн более высокого уровня, известных как антенны с параболическим отражателем, которые широко используются в спутниковой связи. О них мы поговорим в следующей главе.