Studiu antenelor horn și parabolică

Antenele sunt necesare pentru a transmite energia campului electromagnetic de la sisteme ce utilizeaza microundele inspre spatiul liber si invers.

1. Antene pentru microunde

Antenele sînt utilizate pentru a radia şi a recepţiona energia electromagnetică, ele putînd fi definite ca dispozitive de cuplaj între circuitele de microunde şi spaţiul liber. La frecvenţele din domeniul microundelor există antene într-o mare varietate de forme şi configuraţii. Sînt antene în sfert de undă, în semiundă, arie de antene, iar radiatoarele pot fi parabolice, cilindrice, horn, fantă sau dielectrice .Configuraţiile tipice de antene sînt prezentate în Fig.1.1. în această figură a) este un dipol în lamda pe doi, b) reprezintă o arie de antene (un sistem), c) este o antenă horn, d) o antenă parabolică simetrică, e) antenă cilindric parabolică, f) antenă fantă construită dintr-un ghid, g) o antenă dielectrică în trepte, iar h) antena elicoidală.

Dimensiunea fizică a unei antene este funcţie de lungimea de undă care la rîndul ei depinde de frecvenţa de lucru. La frecvenţe mai joase decît gama microundelor, doar antenele în sfert de undă şi cele în semiundă au dimensiuni acceptabile. In domeniul microundelor însă, lungimile de undă fiind relativ mici, de la milimetri pînă spre 30 cm, multe configuraţii de antene devin utilizabile, sisteme de antene, antene horn, fantă, dielectrice, alegerea lor făcîndu-se funcţie de aplicaţie şi frecvenţa de lucru.

Deoarece antenele sînt elemente de cuplaj între generatoarele de microunde respectiv receptoarele şi spaţiul liber ele trebuie să fie adaptate atît la intrare cît şi la ieşire, aceasta din două motive. Mai intai pentru a asigura transferul maxim de putere în spaţiul liber şi invers şi apoi pentru a evita reflectarea unei parti din puterea de ieşire înapoi spre generator.

Tipuri de antene pentu microunde : a) dipol in semiunda . b) antena compusa . c) horn .

d). parabola sferica . e) parabola cilindrica .f) antena fanta . g) lentila dielectrica . h) elicoidala

1.1 Notiuni fundamentale legate de antene

In continuare se trateaza elemente care sunt caracteristice tuturor tipurilor de antene ,cum ar fi ,puterea receptionata de o antena ,castigul antenei,rezistenta de intrare si de radiatie ,randamentul antenei,caracteristica de radiatie .

1.1.1 Dipolul radiant

Antena elementară este dipolul radiant cu o caracteristică de directivitate izotropă. O caracte¬ristică de radiaţie izotropă are aceeaşi rază în toate direcţiile aşadar ,reprezintă o sferă în jurul antenei. O antenă dipol aproximează antena ideală deşi nu există radiaţie de-a lungul axei antenei .Rezultă prin urmare o caracteristică de radiaţie de forma unei gogoaşe în raport cu axa antenei.

O antenă dipol, în semiundă, constă dinţr-un ansamblu de două conductoare de lungime un sfert de undă, plasaţi în continuare, ansamblu alimentat la mijloc de un generator RF, Fig.1.2a. Atunci cand acest generator este conectat în centrul antenei, la un moment dat, borna pozitivă este legată spre exemplu la jumătatea dreaptă iar borna negativă la jumătatea stingă a dipolului. Sarcinile pozitive se vor îndepărta de borna pozitivă iar cele negative se vor îndepărta şi ele de borna negativă a generatorului, Fig.1.2b. Tensiunea va fi maximă la capetele dipolului şi minimala centrul său. Deoarece curentul reprezintă numărul de sarcini pe unitatea de timp, acesta va fi zero la capetele antenei şi maxim la centrul antenei .

Se stabileşte un cîmp electric ale cărui linii încep pe sarcinile negative şi se termină pe sarcinile pozitive. Distribuţia sarcinilor de-a lungul dipolului duce la stabilirea unui cîmp electric repartizat pe axa antenei, Fig.1.2c. De asemenea se stabileşte întotdeauna şi un cîmp magnetic în jurul curentului ce rezultă deplasarea sarcinilor, direcţia acestui cîmp identificîndu-se cu regula burghiului, Aşadar miscarea linilor electrice pe axa dipolului duce la apariţia unui cîmp magnetic în jurul antenei camp ce are maximul in jurul centrului antenei şi minimul la capetele ei, Fig.1.2d. Cîmpurile magnetic şi electric din jurul antenei sînt defazate cu 90°. Cîmpul electric si magnetic din imediata apropiere a antenei sînt numite campuri de inducţie, existenţa lor depinzand de distributia de sarcini de a lungul dipolului .Aceste campuri ,unde electromagnetice ,exista numai intr un spatiu limitat in jurul dipolului ,de cateva lungimi de unda si nu radiaza in mediul inconjurator.