Антенна бегущей волны — Физическая энциклопедия

АНТЕННА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ — антенна, у к-рой поле на апертуре аналогично полю бегущей волны. А б. в. используют для приёма (излучения) волновых полей любой природы (эл—магн., акустич.), но чаще всего в диапазоне радиоволн. Напр., если поле на апертуре А. б. в. описывается ф-лой, где-угловая частота, амплитуда Л постоянна, а фаза распределена по линейному закону , где , u_ф-фазовая скорость волны, то a (z, г) совпадает с полем плоской волны (с волновым числом , с — скорость света), падающей на апертуру под углом к оси z, при этом .

Даже синфазную антенну можно рассматривать как частный вариант А. б. в. с =0, .В общем случае линейное распределение фазы на апертуре сочетается с разл. изменениями амплитуды (неоднородные бегущие волны). Существуют и такие А. б. в., где применяют распределения с переменной u_ф.

Различают А.

б. в. с быстрыми и медленными волнами. В первом случае излучение максимально в направлении, соответствующем углу к оси и совпадающем с направлением распространения эфф. плоской волны. В определ. смысле это аналог черепковского излучения. Если А. б. в. одномерна, то поле излучения аксиально симметрично и диаграмма направленности воронкообразная. При конус прижимается к оси, а при излучение максимально в направлении оси. Такая А. б. в. наз. антенной осевого излучения. Её коэф. направленного действия (КНД) может вдвое превышать КНД синфазной антенны . При. поля, создаваемые элементами раскрыва А. б. в. в направлении максимума диаграммы, т. е. вдоль оси, несинфазны, т. к. синфазное направление лежит в области мнимых углов. С увеличением замедления диаграмма сужается, а КНД возрастает до нек-рого оптим. значения.

Конструктивное исполнение А. б. в. разнообразно. В А. б. в. с быстрыми волнами используют экранированные или открытые линии передачи, в к-рых возбуждаются бегущие моды, задающие требуемые аплитудно-фазовые распределения на расположенных вдоль линии излучателях (щели, штыри и т. п.). В А. б. в. с медленными волнами используют линии, поддерживающие поверхностные волны (диэлектрич., металлич. с диэлектрич. покрытием, гофрированные и т. п.- см. Замедляющая система). Важной разновидностью являются антенны с обратными волнами (в к-рых фазовая скорость противоположна групповой). А. б. в. обладают неоспоримыми преимуществами при необходимости «вписать» антенну в контуры обтекаемых поверхностей подвижных объектов, такие антенны наз. невыступающими. Применение А. б. в. в диапазоне средних и длинных волн связано, в частности, с возможностью электрич. сканирования диаграммы направленности путём управления фазами на апертуре.

Лит.: Фельд Я. Н., Бененсон Л. С., Антенно-фидерные устройства, ч. 2, М., 1959; Захарьев Л. Н., Леманский А. А., Щеглов К. С., Теория излучения поверхностных антенн, М., 1969; Уолтер К., Антенны бегущей волны, пер. с англ., М., 1970. К.

С. Щеглов.

      Предметный указатель      >>   

Russian HamRadio — Антенна бегущей волны.

 

Данная модификация антенны бегущей волны «ОБ-Е», отличающуюся от стандартной применением противовесов L (рис.1), где; Dэ << L, L > L max L= /\о / 4 (/\о — рабочая длина волны), /\ — >2Dэ, RH равно волновому сопротивлению антенны.

Рис.1.

Главный лепесток диаграммы направленности этой антенны направлен от точек питания к RH.

 

Рис.2.

 

На рис.2 показана диаграмма направленности в вертикальной плоскости, где 1 — для /\mах = 100 м, 2 — для /\mах = 10м.

 

 

 

 

 

Рис.3.

На рис.3 представлена экспериментальная зависимость относительного усиления антенны от высоты подвеса над землей относительно рабочей длины волны /\, (КУ)о — усиление “ОБ-Е” при высоте подвеса 0,02/\.

Волновое сопротивление проводника, в данном случае — антенны, рассчитывалось автором по формуле Кессениха: Ze = 60(ln/\ / ПRэ — 0,577}, где Rэ — эквивалентный радиус составного проводника, который рассчитывается по формуле: Rэ = Dэ/2 = v RоS, где Rо — радиус одиночного провода (мм), S — расстояние между двумя проводниками (мм) v — корень квадратный

, П — 3,14.

 

Рис.4.

Для антенного канатика с Rо = 2 мм и среднегеометрической длине волны KB диапазона 31,6 м, ZB — 300 Ом составной проводник имеет вид рис.4.

 

 

Рис.5.

На рис.5 показана конструкция узлов 1-2 и 3-4 (рис.2), где 1 — керамический изолятор, 2 -симметрирующе — согласующий трансформатор (фидер подключать непосредственно к антенне нельзя), 3 — RH (на нем рассеивается 10-20% от подводимой к антенне мощности), 4 — коаксиальный фидер 50 (75) Ом.

Рис.6.

В зависимости от его волнового сопротивления выбирается и трансформатор 1:6 или 1:4 при ZB = ZA = 300 Ом.

Необходимо отметить, что при использовании противовесов антенна приобретает выраженные диапазонные свойства в пределах ± 5-..7,5% от /\о.

Для обеспечения многодиапазонмости автор предлагает использовать несколько противовесов, коммутируя их последовательно размещенными переключателями 1 (рис.6), где 2, 4 — изоляторы. Можно использовать “веерное” подключение (параллельное) нескольких четвертьволновых противовесов для необходимых диапазонов.

Константин Харченко

Литература:

Радио №5/2001, с.62, 63

Бегущей волны антенна — это… Что такое Бегущей волны антенна?

Бегущей волны антенна

        направленная антенна, вдоль геометрической оси которой распространяется бегущая волна (См. Бегущие волны) электромагнитных колебаний. Б. в. а. выполняют либо из дискретных излучателей, расположенных вдоль оси на некотором расстоянии друг от друга, либо в виде сплошного излучателя, вытянутого в направлении оси (последний рассматривают как сумму дискретных излучателей, примыкающих один к другому). К первому типу Б. в. а. относят антенну типа «Волновой канал», спиральную антенну (См. Спиральная антенна) и др., ко второму — диэлектрическую антенну (См. Диэлектрическая антенна) , Бевереджа антенну и др. Имеются также Б. в. а., состоящие из нескольких элементов, каждый из которых представляет собой Б. в. а. второго типа (Ромбическая антенна и др.). Б. в. а. применяют в приёмных и передающих радиоустройствах на всех длинах волн радиодиапазона.          Б. в. а. имеет максимальное излучение (приём) в направлении её оси. Коэффициент направленного действия Б. в. а. D = kL/λ, где L — длина антенны, λ — длина волны, k — коэффициент, зависящий от направленности действия отдельного излучающего элемента, значения фазовой скорости (См. Фазовая скорость) бегущей волны, соотношения амплитуд токов излучающих элементов и др. Значение k обычно лежит в пределах 4—8. Коэффициент направленного действия получается максимальным при фазовой скорости v бегущей волны несколько меньшей скорости света с и равной

         v = с·2l (2L + λ).

         Характерные свойства Б. в. а.— осесимметричная форма пространственной диаграммы направленности, т. е. одинаковость формы диаграммы в любой плоскости, проходящей через ось антенны, и сохранение удовлетворительной направленности действия (у большинства Б. в. а.) в широком диапазоне волн. Первое свойство проявляется тем больше, чем больше L/λ и чем осесимметричнее диаграмма направленности каждого излучающего элемента. См. также Антенна.

        

         Лит.: Айзенберг Г. З., Антенны ультракоротких волн, [ч. 1], М., 1957.

         Г. З. Айзенберг, О. Н. Терешин.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

• Бегунки
• Бегущие волны

Полезное

Смотреть что такое «Бегущей волны антенна» в других словарях:

• БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ АНТЕННА — направленная антенна, вдоль геометрич. осп к рой распространяется бегущая волна электромагн. колебаний. КБ. в. а. относят антенну типа волновой канал , спиральную антенну, диэлектрическую антенну, Бевереджа антенну, ромбическую антенну и ряд др.… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

• антенна бегущей волны — Антенна коротковолнового диапазона, которая принимает и излучает радиоволны в прямом направлении значительно сильнее, чем в обратном. При соответствующей длине антенны излучение в обратном направлении можно полностью исключить. Антенна бегущей… …   Справочник технического переводчика

• антенна бегущей волны — bėgančiosios bangos antena statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. progressive wave aerial; travelling wave aerial; travelling wave antenna vok. Laufwellenantenne, f; Wanderwellenantenne, f rus. антенна бегущей волны, f pranc. antenne à onde… …   Fizikos terminų žodynas

• Поверхностной волны антенна —         Бегущей волны антенна, отличающаяся тем, что фазовая скорость электромагнитной волны, которая распространяется вдоль антенны, меньше фазовой скорости распространения плоской волны в свободном пространстве, а амплитуда поля в направлении… …   Большая советская энциклопедия

• Антенна —         устройство для излучения и приёма радиоволн. Передающая А. преобразует энергию электромагнитных колебаний высокой частоты, сосредоточенную в выходных колебательных цепях радиопередатчика, в энергию излучаемых радиоволн. Преобразование… …   Большая советская энциклопедия

• АНТЕННА — (от лат. antenna мачта, рей), устройство для излучения или приёма радиоволн. А. оптимально преобразует подводимые к ней эл. магн. колебания в излучаемые эл. магн. волны (передающая А.) или, наоборот, преобразует падающие на неё эл. магн. волны в… …   Физическая энциклопедия

• антенна Бевереджа — Горизонтальная приемная антенна бегущей волны, размер которой составляет от полуволны до нескольких длин волн, а излучение направлено вдоль оси. [Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо русский толковый словарь справочник. Под… …   Справочник технического переводчика

• Диэлектрическая антенна —         антенна в виде отрезка диэлектрического стержня, возбуждённого радиоволноводом или штырём коаксиального кабеля. В стержне Д. а. (рис.) возбуждается волна особой структуры (так называемая поверхностная волна), распространяющаяся вдоль его… …   Большая советская энциклопедия

• Синфазная антенна —         антенна в виде решётки из излучателей чаще всего симметричных или щелевых вибраторов, возбуждаемых ВЧ токами одинаковой фазы (см. Антенная решётка). В направлении, перпендикулярном плоскости решётки, интенсивность излучения максимальна, т …   Большая советская энциклопедия

• ДИАПАЗОННАЯ АНТЕННА — антенна, осн. параметры к рой (диаграмма направленности, входное сопротивление и др.) не выходят из заданных пределов в широком диапазоне частот без к. л. перестроек. Д. а. на декаметровых и более коротких волнах Надененко диполь, ромбическая… …   Большой энциклопедический политехнический словарь

БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ АНТЕННА • Большая российская энциклопедия

• В книжной версии

  Том 3. Москва, 2005, стр. 156-157

• Скопировать библиографическую ссылку:

  ---

Авторы: С. Л. Мишенков

Антенна поверхностной волны (импедансная антенна): 1 – ребристая замедляющая структура; 2 – рупор; 3 – питающий радиоволновод. Стрелкой показано направление максимального излучения.

БЕГУ́ЩЕЙ ВОЛНЫ́ АНТЕ́ННА, на­прав­лен­ная ан­тен­на, вдоль гео­мет­рич. оси ко­торой рас­про­стра­ня­ет­ся бе­гу­щая вол­на. При­ме­ня­ет­ся в при­ём­ных и/или пе­редаю­щих уст­рой­ст­вах ра­дио­свя­зи, ра­дио­ло­ка­ции, те­ле­ве­ща­ния пре­им. в диа­па­зо­не мет­ро­вых, де­ци­мет­ро­вых и сан­ти­мет­ро­вых волн. В Б. в. а. ис­поль­зу­ют эк­ра­ни­ро­ван­ные или от­кры­тые ли­нии пе­ре­да­чи, вы­пол­нен­ные ли­бо на ос­но­ве дис­крет­ных из­лу­ча­те­лей (шты­ри, ще­ли и др.), оп­ре­де­лён­ным об­ра­зом рас­по­ло­жен­ных друг от­но­си­тель­но дру­га, ли­бо в ви­де сплош­но­го из­лу­ча­те­ля, вы­тя­ну­то­го вдоль оси (по­след­ний мо­жет рас­смат­ри­вать­ся как со­во­куп­ность дис­крет­ных из­лу­ча­телей, при­мы­каю­щих один к дру­го­му). Кон­ст­рук­ции Б. в. а. раз­но­об­раз­ны. Наи­боль­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли виб­ра­тор­ные Б. в. а. (ти­па «вол­но­вой ка­нал»), спи­раль­ная, ром­би­че­ская и др., а так­же ан­тен­ны, в ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся от­кры­тые за­мед­ляю­щие струк­ту­ры [в ви­де от­рез­ка ди­элек­трич. стерж­ня (см. Ди­элек­три­че­ская ан­тен­на), реб­ри­стой ме­тал­лич. по­верх­но­сти, пло­ской ме­тал­лич. по­верх­но­сти, по­кры­той сло­ем ди­элек­три­ка]. Бе­гу­щие за­мед­лен­ные вол­ны в та­ких струк­ту­рах ока­зы­ва­ют­ся «при­жа­ты­ми» к на­прав­ляю­щей по­верх­но­сти, по­это­му их на­зы­ва­ют по­верх­но­ст­ны­ми (ам­пли­ту­да по­ля в на­прав­ле­нии нор­ма­ли к по­верх­но­сти убы­ва­ет по экс­по­нен­ци­аль­но­му за­ко­ну). По­верх­но­ст­ная вол­на обыч­но воз­бу­ж­да­ет­ся элек­трич. виб­ра­то­ром, от­кры­тым кон­цом вол­но­во­да или ру­пор­ной ан­тен­ной (рис.).

Б. в. а. от­но­сят к ан­тен­нам про­доль­но­го (осе­во­го) из­лу­че­ния. Гл. мак­си­мум их диа­грам­мы на­прав­лен­но­сти ори­ен­ти­ро­ван ли­бо точ­но вдоль оси, ли­бо под неко­то­рым уг­лом к ней. Ха­рак­тер­ные осо­бен­но­сти Б. в. а. – осе­сим­мет­рич­ная фор­ма про­стран­ст­вен­ной диа­грам­мы на­прав­лен­но­сти и ши­ро­ко­по­лос­ность, т. е. со­хра­не­ние удов­ле­тво­рит. на­прав­лен­но­сти дей­ст­вия ан­тен­ны в ши­ро­ком диа­пазо­не волн (у боль­шин­ст­ва ан­тенн). Ко­эф. на­прав­лен­но­го дей­ст­вия Б. в. а. в за­ви­си­мо­сти от кон­ст­рук­ции и дли­ны вол­ны обыч­но со­став­ля­ет от 30 до 100 и бо­лее. Осн. дос­то­ин­ст­во Б. в. а. (гл. обр. ан­тенн по­верх­но­ст­ных волн) – воз­мож­ность кон­ст­рук­тив­но­го ис­пол­не­ния в ви­де встав­ки, прак­ти­че­ски не вы­сту­паю­щей от­но­си­тель­но не­су­щей по­верх­но­сти, что обу­сло­ви­ло их ши­ро­кое при­ме­не­ние на ле­тат. ап­па­ра­тах и др. под­виж­ных объ­ек­тах.

Однопроводная антенна бегущей волны (Реферат)

Пояснительная записка к курсовому проекту:

«ОДНОПРОВОДНАЯ АНТЕННА БЕГУЩЕЙ ВОЛНЫ»

По курсу: «Антенны и устройства СВЧ»

Проверил:

Кисмерешкин В.П.

Омск 2008

Задание на курсовой проект «однопроводная антенна бегущей волны»

по дисциплине: «Антенны и устройства СВЧ»

Тема проекта: «Однопроводная антенна бегущей волны»

Исходные данные к проекту:

1. Цель и назначения разработки:

Антенна обеспечивает прием радиосигналов в КВ диапазоне.

2. Технические требования

2.1 Условия эксплуатации

Вид климатического исполнения УХЛ-4 по ГОСТ 15154-69

2.2 Технические характеристики:

2.2 — Диапазон частот, МГц, от 2 до 8

Входное сопротивление, Ом, 50

2.3 Требования к конструкции

Длина провода, м, 200

Высота установки, м, 2

Содержание

Введение

1. Теоретические сведения

1.1 Схема антенны Бевереджа

1.2 Заземление антенны

1.3 Нагрузка антенны

2. Расчеты

3. Конструктивное выполнение антенны

Заключение

Литература

Аннотация

В данной курсовой работе был произведен расчет характеристик антенны бегущей волны (антенны Бевереджа) используемой в КВ диапазоне. По заданным исходным данным была рассчитана диаграмма направленности, рассчитаны коэффициент усиления и коэффициент направленного действия.

Введение

Антенна выступает в роли промежуточного звена между радиоприбором — приемником или передатчиком — и окружающей средой пространством, являясь своего рода преобразователем электромагнитной энергии, ее трансформатором. Передающая антенна, питаемая энергией радиопередатчика, возбуждает в пространстве электромагнитное поле, несущее сигнал. Незначительную часть энергии поля улавливает приемная антенна, создавая на входе радиоприемника ЭДС, достаточную для воспроизведения сигнала.

В след за первыми шагами радиотехники, когда использовались искровые и дуговые генераторы, задачам радиосвязи были подчинены длинные и средние, а затем и короткие волны. За это время сформировались все типы проволочных антенн. Антенны длинных и средних волн по своим размерам всегда меньше длины волны. Освоение же коротких волн означало качественный скачок в антенной технике, так как открылась возможность построения антенн, значительно превышающих длину волны. Одной из таких антенн стала однопроводная антенна бегущей волны.

Однопроводная антенна бегущей волны (антенна Бевереджа) широко используется в профессиональной радиосвязи и в странах бывшего СССР и за рубежом. Однопроводная антенна может работать без перестройки во всех любительских диапазонах при минимальных затратах на ее изготовление и не нуждается в настройке при смене диапазонов работы.

1. Теоретические сведения

1.1 Схема антенны Бевереджа

Однопроводная антенна бегущей волны (рис.1) представляет собой длинный провод, подвешенный сравнительно не высоко над землей и нагружена на одном конце активным сопротивлением, равным волновому сопротивлению провода. А другой конец этого провода подключается к выходу трансформатора, имеющего выходное сопротивление, равное волновому сопротивлению провода. К выходу трансформатора подключают фидер, соединяющий антенну с приемником.

Рис.1 — Однопроводная антенна бегущей волны

Электродвижущая сила в проводе антенны создается горизонтальной составляющей вектора напряженности поля Е падающей волны. В случае поверхностного луча эта составляющая связана с потерями в земле. Ее значение равно нулю при идеальной почве и увеличивается с уменьшением проводимости почвы. Если в точку приема приходит пространственный луч, то горизонтальная составляющая вектора Е определяется углом прихода луча. Очевидно, что в вертикальной плоскости, совпадающей с плоскостью расположения провода, антенна принимает только параллельно поляризационное поле. В других направлениях антенна принимает как параллельно, так и нормально-поляризованное поле.

Чем длиннее полотно антенны, тем выше ее коэффициент усиления. Антенна Бевереджа принимает вертикально поляризованную волну, падающую на нее под небольшим углом. Такие характеристики имеют поверхностная волна, находящейся в пределах видимости, радиостанции и волна дальней радиостанции, отраженная от ионосферы под малым углом.

В горизонтальной плоскости максимум приема лежит в направлении, параллельном полотну антенны. При перпендикулярном падении электромагнитная волна просто ничего не наведет в антенне, а при падении под углом, вследствие сложения наведенных в антенне с разными фазами напряжений, последние будут компенсировать друг друга.

Рис.2 — Д.Н. однопроводной антенны

Д.Н. антенны Бевереджа представляет собой узкий луч в горизонтальной и вертикальной плоскостях, направленный в сторону нагрузки (рис.2). При значительном превышении длины полотна антенны над длиной волны происходит дробление Д.Н. на лепестки. Чем меньше задний лепесток Д.Н., тем лучше согласована антенна с нагрузкой.

1.2 Заземление антенны

Работа реальной антенны бегущей волны во многом зависит от качества «земли». Лучше всего проложить несколько «земляных» проводов от нагрузки к генератору.

Рис.3 — Схема подключения «земляных» проводов

При использовании АБВ как приемной антенны можно использовать только один «земляной» провод. Иногда на приемных центрах вместо «земляного» провода используют 10.15 противовесов длиной около10 м, расположенных на конце нагрузки и трансформатора и закопанных на глубину 20-30 см (рис.3). В некоторых случаях возрастает шум антенны за счет того, что в нее включаются участки земли, которые могут служить источником шума. Обычно конкретный источник шума определить очень трудно. Он может возникать за счет токов, протекающих в земной коре, может быть обусловлен действием промышленных факторов (воздушные ЛЭП, подземные линии электропередач и т.д.).

1.3 Нагрузка антенны

Примерно от 30 до 50 процентов мощности передатчика рассеивается на нагрузке, поэтому крайне важно, чтобы резистор нагрузки был безиндукционным.

однопроводная антенна бегущая волна

При конструировании передающих антенн Бевереджа можно использовать резисторы типа МЛТ, соединенные в параллель. Конструктивно они располагаются кольцом. Для защиты такой нагрузки от атмосферных воздействий ее окрашивают прочным лаком. Желательно исключить прямое попадание на нее дождя, размещая её под какой-нибудь крышкой. Обычно для антенны Бевереджа используют нагрузку около 300.600 Ом. Точно установить волновое сопротивление антенны трудно, на практике это можно сделать лишь изменением нагрузки и измерением при этом КСВ антенны.

2. Расчеты

Сокращенно антенна бегущей волны обозначается как , где L — длина антенны в м., h — высота антенны над землей в м. В данном случае . Амплитудная ДН в горизонтальной плоскости описывается выражением [1]:

(1)

где к=2π/λ — волновое число, λ — длина волны в м, ξ — коэффициент замедления в линии. Вид ДН однопроводная антенна бегущей волны в горизонтальной плоскости, при значениях λ равных 10 м и 100 м представлены на рис.4 и 5.

Рис.4 — Д.Н. в горизонтальной плоскости при λ=10м

Рис.5 — Д.Н. в горизонтальной плоскости при λ=100 м

Осевое излучение антенны возможно только при ξ≥1. ξ — оптимальная находится из формулы:

(2)

Рассчитаем оптимальное значение ξ по формуле (2) оно равно 1,05.

Запишем также выражение угловой ширины по половинной мощности:

(3)

Значение из формулы (3) равно 34⁰

Приближенный расчет ДН в вертикальной плоскости можно произвести исходя из [2]:

где постоянная распространения волны по проводу, угол — отсчитывается от вертикальной плоскости в которой лежит провод, ∆ — угол отсчитывающийся от горизонтальной плоскости. Вид ДН в вертикальной плоскости представлен на рис.6.

Рис.6 — Д.Н. в вертикальной плоскости

Рассчитаем сопротивление излучения антенны (в Омах) для λ = 10 по формуле (4):

(4)

Ом

КПД рассчитываем по формуле (5):

(5)

где Rн — сопротивление нагрузочного резистора на конце антенны, равное 300 Ом.

КНД антенны рассчитывается по формуле (6):

(6)

Коэффициент усиления рассчитывается по формуле (7):

(7)

3. Конструктивное выполнение антенны

Антенны бегущей волны выполняется из биномиального провода диаметром 3 мм ГОСТ 3822-79. Высота подвеса антенны 2м. Так как обычно антенна работает в широком диапазоне длин волн, целесообразно выбрать поглощающее сопротивление равным волновому сопротивлению антенны на средней волне. В данном случае выбираем поглощающее сопротивление МЛТ-2 300 Ом.

Антенна обычно подвешивается на деревянных, асбоцементных или стеклопластиковых опорах. В данном случае устанавливаем антенну на деревянных опорах. Заземление поглощающего сопротивления и переходного трансформатора выполняется из 10 радиально расходящихся медных проводов длинной 10 м., укладывающихся на глубине 30см. Так как антенны бегущей волны является не симметричной, то используем коаксиальный несимметричный фидер с малым затуханием. В этом случае фидер соединяется с антенной через переходной трансформатор 300×50 (рис.7).

Рисунок 7 — Трансформатор

В трансформаторе использован сердечник М1000 НМ, провод ПЭВ диаметром 0,41 мм. Число витков первой обмотки n₁=10, число витков второй обмотки n₂=20.

Чертеж конструкции однопроводной антенны бегущей волны дан в приложении.

Заключение

В данном курсовом проекте была сконструирована и рассчитана однопроводная антенна бегущей волны. Антенна работает в диапазоне от 2 до 8 МГц. Имеет длину провода 200 м и высоту подвеса 2 м. Обладает коэффициентом усиления 35 на частоте 30 МГц, на частоте 15 МГц коэффициент усиления равен 15. Значение угловой ширины по половинной мощности равен 34⁰ на частоте 30 МГц.

Литература

1) Антенны и устройства СВЧ. Сборник задач: Хмель В.Ф. — 2-е изд., — К.: Высшая школа, 1990.

2) Коротковолновые антенны. Айзенберг Г.З. — 2-е изд., — М.: Радио и связь, 1985.

3) Антенны. Никольский В.В. — М.: Связь, 1966.

Антенны бегущей волны

Категория: Теле-, радиоантенны

Антенны бегущей волны

Антеннами бегущей волны принято называть направленные антенны, вдоль геометрической оси которых распространяется бегущая волна принимаемого сигнала. Обычно антенна бегущей волны состоит из собирательной линии, к которой подключено несколько вибраторов, расположенных на одинаковом расстоянии один от другого. Наведенные электромагнитным полем ЭДС в вибраторах складываются в собирательной линии в фазе и поступают в фидер. Коэффициент усиления антенны бегущей волны определяется длиной собирательной линий и пропорционален отношению этой длины к длине волны принимаемого сигнала. Кроме того, коэффициент усиления антенны зависит от направленных свойств вибраторов, подключенных к собирательной линии. Хотя по определению к антеннам бегущей волны должны относится и такие антенны, как антенны типа «волновой канал», однако обычно их выделяют в отдельную группу. У антенны «волновой канал» один вибратор активный, остальные – пассивные, лишь переизлучающие принятую ими энергию сигнала, которая частично аккумулируется активным вибратором. У антенны бегущей волны все вибраторы активные, принятая ими энергия передается в собирательную линию. Если антенны «волновой канал» являются узкополосными и способны эффективно принимать гнал только по одному определенному частотно-У каналу, которому соответствуют размеры, то ан-ны бегущей волны широкополосны и не нуждайся в настройке.

Рис. 1. Антенна бегущей волны

Фидер подключают к антенне с помощью короткозамкнутого шлейфа, образованного двумя металлическими трубками с перемычкой в нижней части. Кабель фидера входит внутрь левой трубки шлейфа снизу. К его концу подключен отрезок 50-омного кабеля, который служит трансформатором. Другой конец этого отрезка кабеля выходит через верхний конец левой трубки шлейфа. Здесь оплетка кабеля припаивается к левой трубке шлейфа, а центральная жила – к правой. Длина шлейфа 1100 мм и трансформатора 700 мм выбраны так, что в диапазоне 1-5-го каналов они соответствуют примерно 1/4 длины волны, а в диапазоне 6-12-го каналов – 3/4 длины волны, если брать среднюю длину волны этих диапазонов. Это обеспечивает приемлемое согласование антенны с фидером. Диаметр трубок, из которых выполнен короткозамкнутый шлейф, может быть произвольным. Антенна является 12-канальной с коэффициентом усиления на 1-2-каналах 3,5 дБ, на 3-5-м каналах 4,6 дБ и на 6-12 каналах 8 дБ.

Теле-, радиоантенны — Антенны бегущей волны

Антенна бегущей волны — Студопедия

Направленные антенны земных волн должны иметь достаточно рез­кую направленность как в горизонтальной, так и в вертикальной плос­костях. К такому типу относятся АБВ: λ-образная, полуромбическая, ромбическая и V-образная антенны.

Однопроводная АБВ представляет собой провод, подвешенный на высоту 1-3 м над землей. Одним концом провод подключается к пере­датчику, а к другому концу провода подключается активное сопротив­ление близкое к волновому сопротивлению (обычно порядка 4000 ом). Второй конец сопротивления обычно соединяется с противовесом из нескольких проводов, длиной 1-3 м, раскинутых на земле.

При такой нагрузке провод работает в режиме бегущей волны, то есть фаза тока изменяется вдоль провода, а амплитуда тока убывает к концу провода.

В режиме передачи в антенне возникает бегущая к нагрузке волна тока от каждого элемента провода. Излучение вдоль поверхности земли создают вертикальные составляющие этих токов.

Режим бегущей волны сохраняется на любой рабочей волне.

С изменение длины волны изменяется лишь форма диаграммы на­правленности: на более коротких волнах направленность выше, чем на более длинных.

С увеличением отношения длины провода к длине волны угол раствора диаграммы направленности уменьшается.

Однако удлинение провода свыше определенного значения приводит к раздвоению головного лепестка. Поэтому берут l = (4-6)λ

В вертикальной плоскости диаграмма направленности имеет макси­мум по углом 10-20° к горизонту и это позволяет применять их для свя­зи пространственной волной.

Низкое расположение антенны приводит к увеличению потерь и уменьшено КПД.

При работе с такой антенной удается ослабить, а часто и совсем исключить помехи, идущие с боков и сверху.

Если среднюю часть антенны поднять на 4-6 м, получаем полуром­бическую антенну. Если же поднять провода в точке расположенной ближе к радиостанции, получаем λ -образную антенну. Рекомендуется брать соотношение большего плеча антенны к меньшему равному 6-9.

Горизонтальная антенна обладает наибольшей помехозащищенно­сти, однако дальность связи в режиме «передача» при использовании такой антенны в 1,5-2 раза меньше.

Введение в антенны бегущей волны.pdf

Введение в Путешествия — Wave антенны Фабрицио Фрецца, 19 марта 2006 г. Антенны с бегущей волной — это класс антенн , в которых бегущая волна используется на направляющей структуре в качестве основного излучающего механизма. Передвижные антенны делятся на две общие категории: антенны на медленных волнах и антенны на быстрых волнах. , которые обычно называются антеннами вытекающей волны . В медленных антеннах направляемая волна является медленной волной, то есть волна, которая распространяется с фазой скорость меньше скорости света в свободном пространстве.Такая волна по своей природе принципиально не излучает, и излучение возникает только на неоднородностях (обычно в областях питания и прекращения). Таким образом, волновое число распространения бегущей волны является действительным числом (без учета проводимости или других потерь). Поскольку волна излучается только на неоднородностях, физически форма излучения возникает из двух эквивалентных источников, один в начале и один в конце структуры. Это затрудняет получение узконаправленных диаграмм направленности однолучевого излучения.Однако могут быть достигнуты умеренно прямые диаграммы направленности, имеющие ближний торцевой луч дальнего света, хотя и со значительным уровнем боковых лепестков. Для этих антенн существует оптимальная длина в зависимости от желаемого местоположения главного луча. Примеры включают провода в свободном пространстве или над заземленной поверхностью, спирали, диэлектрические пластины или стержни, гофрированные проводники к rs. Независимое управление углом луча и шириной луча невозможно. В отличие от этого, волна на антенне с вытекающей волной (LWA) может быть быстрой волной с фазовой скоростью, превышающей скорость света.Этот тип волны излучается непрерывно по всей своей длине, и, следовательно, волновое число k z распространения является сложным, состоящим из фазы и постоянной затухания. С помощью этого типа антенны с низким уровнем боковых лепестков можно получить высоконаправленные лучи под произвольно заданным углом. Фазовая постоянная β волны контролирует угол луча (и ее можно изменять, изменяя частоту), а константа затухания α регулирует Распределение апертуры также можно легко сузить для управления уровнем боковых лепестков или формой луча. Антенны с утечкой волны можно разделить на две важные категории: однородные и периодические, в зависимости от типа направляющей структуры. У однородной конструкции есть однородное поперечное сечение (постоянное ) по длине конструкции, обычно в виде волновода, который был частично открыт , чтобы допустить излучение . Направленная волна на однородной структуре является быстрой волной и поэтому излучается по мере распространения.1

HARTING LOCFIELD UHF RFID-антенна бегущей волны, 2,5 м

HARTING LOCFIELD UHF RFID-антенна бегущей волны, 2,5 м

Ha-VIS LOCFIELD® — антенна бегущей волны, основанная на стандартном коаксиальном кабеле. Антенна может быть легко установлена ​​в бесчисленных формах практически в любом приложении или среде и может быть подключена к любому типу считывателя UHF RFID. В зависимости от считывающего устройства, транспондера, точного типа коаксиального кабеля и условий эксплуатации диапазон считывания можно регулировать от нескольких сантиметров до нескольких метров.Антенна Ha-VIS LOCFIELD® генерирует бегущую волну с однородным электромагнитным полем вдоль антенного кабеля в диапазоне частот УВЧ 865–928 МГц (доступны версии для ЕС или FCC). Радиочастотное поле распространяется по всей длине коаксиального кабеля. Бегущая волна генерируется на печатной плате и распространяется к ферритовым сердечникам, где энергия поглощается. Излучается лишь незначительная часть энергии поля. Таким образом, можно избежать отражений и помех, особенно в металлической среде.Антенна LOCFIELD® может быть идеально интегрирована в металлическую среду, такую ​​как серверные стойки, электрические шкафы или другие металлические корпуса. Однако активная часть, включая антенну, НЕ должна касаться металла или земли. Примеры приложений или сред включают: в машинах для идентификации инструментов, вдоль конвейерных лент, дверей / ворот, интеллектуальных рабочих столов, интеллектуальных полок, под поездами или транспортными средствами, на вилочных погрузчиках и инвентаризации в реальном времени.

Технический паспорт — HARTING LOCFIELD UHF RFID-антенна бегущей волны, 2.5 м

Нужна помощь в выборе подходящей антенны? Ознакомьтесь с нашим руководством по антенне.

Что включено?

• Одна антенна бегущей волны UHF RFID HARTING LOCFIELD, 2,5 м, устройство

Зачем покупать эту антенну?

Антенна бегущей волны UHF RFID от HARTING LOCFIELD позволяет создать собственную зону считывания UHF RFID практически любой произвольной формы. Вместо установки патч-антенн сам коаксиальный антенный кабель становится антенной, которую можно подключить к любому считывателю UHF RFID.

Характеристики

• Оборудован возможностью настройки и проектирования зоны считывания RFID практически любой произвольной формы.
• Нет отражений.
• Усиление антенны составляет около -7 дБи в зависимости от точной длины антенны.
• Даже при вводе РЧ-мощности 4 Вт в антенну пределы 2 Вт ERP (ЕС) или 4 Вт EIRP (FCC) не нарушаются.
• Штекерный разъем SMA (TNC по запросу).
• Оптимизирован для: идентификации инструментов в машинах, дверных проемов и проходов, беспроводных сенсорных сетей и приложений для умных полок / умных рабочих столов.

Видео

FCC (902-928 МГц), ETSI (865-868 МГц)

Линейный (теги читаются в любой ориентации)

До 2 м (6,6 фута) — сильно зависит от считывателя, установленной мощности и тегов

Штекер SMA (подключается к гнезду SMA) (TNC по запросу)

Гибкий коаксиальный антенный кабель

Может устанавливаться непосредственно на любую непроводящую поверхность.Рекомендуется расстояние не менее 2 см от проводящих поверхностей.

Общая длина: 2,5 м (8,2 фута), Активная длина: 2 м (6,6 фута)

от –20 ° C до +65 ° C (от –4 ° F до +149 ° F)

Компактная однослойная конструкция антенны бегущей волны с использованием линий передачи из метаматериалов — Алибахшикенари — 2017 — Radio Science

1 Введение

Для быстрого развития систем беспроводной связи следующего поколения требуются компактные, низкопрофильные и недорогие антенны.Размер обычных антенн слишком велик для современных беспроводных систем, особенно на низких частотах. Это требует разработки компактных антенн с высокими характеристиками. Антенны бегущей волны (TWA) — это класс антенн, которые используют бегущую волну на направляющей конструкции в качестве основного излучающего механизма. Эти антенны обладают хорошими характеристиками и широко используются в различных микроволновых системах (Pozar, 2005). Существует две категории TWA: медленноволновые антенны и быстроволновые антенны, которые называются антеннами с вытекающей волной.Медленноволновые структуры позволяют уменьшить размер антенны. При распространении медленных волн электрическая и магнитная энергии хранятся отдельно в волноводной среде (Chang & Chang, 2012).

В последние годы концепция композитных правых / левых (CRLH) -метаматериалов (MTM) широко применяется при разработке планарных микрополосковых антенн (Ahmed et al., 2013; Alibakhshi-Kenari & Naser-Moghadasi, 2015 ; Alibakhshi-Kenari et al., 2015a, 2015b, 2016a, 2016b, 2016c, 2017; Best, 2014; Caloz, 2011; Caloz & Itoh, 2005; Engheta & Ziolkowski, 2006; Lee et al., 2006, 2015), где отмечена миниатюризация и хорошие радиационные характеристики. Однако конструкция таких антенн включает использование сквозных отверстий, дефектных структур заземления или сосредоточенных элементов, что нежелательно, поскольку эти артефакты вносят дополнительную сложность в изготовление антенны и, следовательно, высокую стоимость, что ограничивает их практическое использование (Ахмед et al., 2013; Caloz, 2011; Engheta & Ziolkowski, 2006; Lee et al., 2006, 2015).

В данной работе линия передачи CRLH-MTM используется для создания компактной однослойной антенны бегущей волны.Линия передачи (TL) CRLH MTM изготавливается с использованием встречно-штыревых конденсаторов и индуктивных пазов с двойной спиралью, которые встроены в линию передачи. Сначала анализируется эквивалентная модель CRLH MTM-TL с сосредоточенными элементами. Результаты моделирования и измерений хорошо согласуются друг с другом. Предлагаемый TWA занимает площадь 21,5 × 30 мм ² , что эквивалентно 0,372λ ₀ × 0,520λ ₀ , где λ ₀ — длина волны в свободном пространстве на 5.2 ГГц. Кроме того, предлагаемый TWA позволяет избежать использования сквозных отверстий, дефектных наземных структур и сосредоточенных элементов, что важно для недорогого изготовления при массовом производстве.

2 MTM-TL на основе встречно-штыревых конденсаторов и двухспиральных индуктивных пазов

Линия передачи CRLH-метаматериала, показанная на рисунке 1, основана на встречно-штыревых конденсаторах и индуктивных щелевых элементах с двойной спиралью. В отличие от обычных структур из метаматериалов CRLH, симметричная двойная спиральная щелевая структура встроена в 50-омную микрополосковую линию передачи с последовательными встречно-штыревыми конденсаторами, расположенными по обе стороны от нее.Предлагаемая реализация МТМ-ТЛ имеет компактные габариты.

Конфигурация предлагаемой структуры CRLH MTM-TL, реализованной на микрополосковой линии передачи 50 Ом.

Модель эквивалентной схемы без потерь с сосредоточенными элементами предлагаемого CRLH MTM-TL, показанная на рисунке 2, проверена в Gil et al. (2007) и Zhang et al. (2015). Модель эквивалентной схемы без потерь CRLH MTM-TL по существу напоминает модель Т-типа, где L соответствует индуктивности линии передачи, а C _inter. представляет собой встречно-штыревую емкость. Для точности модель включает окаймляющую емкость, C _fri. , связанный с встречно-штыревыми конденсаторами. Индуктивный паз с двойной спиралью вытравлен на линии передачи, которая представлена ​​параллельным резонансным контуром, содержащим спираль C и спираль L . Емкость, С, , _перем. , учитывает связь между линией передачи и двойной спиральной индуктивной щелевой структурой.

(a) Модель эквивалентной схемы предлагаемой структуры CRLH MTM-TL и (b) общая модель схемы T-типа.

Применяя периодические граничные условия, связанные с теорией Блоха-Флоке, дисперсионное соотношение β и характеристический импеданс Z ₀ предлагаемой структуры CRLH MTM-TL приведены в (Xu et al. , 2010; Yong & Itoh, 2012; Zhang et al. (2015) (1) (2) где -1 — длина упрощенной элементарной ячейки CRLH MTM-TL без потерь на рисунке 2.Поскольку краевая емкость пренебрежимо мала, в этом анализе она игнорируется. Z _s ( j ω ) и Y _p ( j ω ) представляют собой последовательный импеданс и полную проводимость шунта, соответственно, (3) (4) Из уравнения 4 ноль передачи получается путем принуждения знаменателя к нулю при (5) Можно показать, что нижняя частота среза, f _s , правой (RH) полосы и верхняя частота среза, f _p , левой (LH) диапазон может быть получен путем принуждения Z _s ( jω ) и Y _p ( jω ) к нулю, следовательно (6) (7)

Уравнения 6 и 7 применимы в предположении, что f _p < f _s , и преобразование RH-диапазона и LH-диапазона как f _p > f _с .В сбалансированном состоянии, а именно, f _p = f _s , между левым и правым диапазоном нет запрещенной зоны (Caloz, 2011).

Структура CRLH MTM-TL была построена на подложке Rogers RO4003 с относительной диэлектрической проницаемостью ε _r = 3,38 и толщиной h = 0,8 мм. Частотная характеристика предлагаемой элементарной ячейки CRLH MTM-TL, показанная на Рисунке 3, была получена с помощью решателя электромагнитного полноволнового поля HFSS ™ компании Ansys и модели схемы с использованием Serenade ™ компании Ansoft.Процедура извлечения параметров с использованием HFSS ™ подробно описана в ссылках Caloz and Itoh (2005), Otto et al. (2010) и рассматривает комплексные параметры S , Y и Z . Строгий метод описывает как величину, так и фазовое поведение волн, распространяющихся по структуре элементарной ячейки MTM-TL. Физические размеры этой конструкции приведены в таблице 1.

(a) Отклик по коэффициенту пропускания и отражения предложенной структуры CRLH MTM-TL, (b) фазовый отклик и (c) диаграмма дисперсии.

Таблица 1. Физические размеры предлагаемой элементарной ячейки CRLH MTM-TL (единицы: мм)

Вт 1	Вт 2	Вт 3	Вт 4	д	л 1	л 2	л 3	S 1	S 2	S 3	n
3.0	0,2	0,65	3,5	27,5	5,7	1,5	9,0	0.18	0,2	0,2	10

• Примечание . S ₁ и n представляют зазор между ответвлениями встречно-штыревой емкости и количество ответвлений встречно-штыревой емкости соответственно.

Между HFSS ™ и Serenade ™ хорошее согласие. Диаграмма дисперсии показывает, что фазовая скорость равна нулю в диапазоне от 6 ГГц до 6,8 ГГц, что является границей LH и RH. Он показывает опережение фазы в полосе пропускания от 2 ГГц до 6,2 ГГц, что подтверждает, что MTM-TL ведет себя как LH-структура. Нуль передачи на частоте 2,1 ГГц (ниже, чем LH-диапазон) обеспечивает резкий переход. Дисперсионное соотношение и характеристический импеданс предложенного CRLH MTM-TL были извлечены из матрицы рассеяния.В таблице 2 приведены значения извлеченных параметров эквивалентной схемы для элементарной ячейки MTM-TL на рисунке 2b. Частоты нулевой передачи, а также нижняя и верхняя частоты отсечки RH и LH были получены путем подстановки извлеченных значений параметров в уравнения 5–7. Результаты расчетов хорошо согласуются с результатами моделирования, которые подтверждают теоретическую модель.

Таблица 2. Параметры извлеченного контура

C меж.	C пт.	C переворот.	C спираль	L спираль	л
0.41 пФ	0,13 пФ	0,75 пФ	4,38 пФ	0,50 нГн	3,56 нГн

Дисперсия и характеристический импеданс рассчитывались по уравнениям 1 и 2.Диаграмма дисперсии на рисунке 3b показывает, что предлагаемый CRLH MTM-TL создает узкую запрещенную зону между областями LH и RH.

3 Применение CRLH MTM-TL к предлагаемой антенне бегущей волны

3.1 Внедрение элементарной ячейки CRLH-MTM на линиях передачи 75 Ом и 20 Ом

Для применения предложенного CRLH MTM-TL в конструкции антенны бегущей волны потребовалось внедрение элементарной ячейки CRLH-MTM на линиях передачи 75 Ом и 20 Ом.В таблице 3 приведены геометрические параметры CRLH MTM-TL, рассчитанного на микрополосковые линии 75 Ом и 20 Ом. Параметрическое исследование основных параметров CRLH MTM-TL, то есть S ₁ , S ₂ , S ₃ , W ₁ , W ₂ , W ₃ и W ₄ , на характеристики вносимых потерь и обратных потерь MTM-TL 75 Ом и 20 Ом показано на рисунке 4. Влияние этих параметров на передачу CRLH MTM Производительность линии представлена ​​в Таблице 4.Из отклика параметра S для 75 Ом и 20 Ом CRLH MTM-TL очевидно, что при уменьшении S ₁ и S ₂ и увеличении S ₃ производительность MTM -TLs улучшается по сравнению с желаемым диапазоном. Улучшение также применимо к модификации W ₁ , W ₂ , W ₃ и W ₄ . Размеры CRLH MTM-TL 75 Ом и 20 Ом составляют 30 × 3.85 мм ² и 21,5 × 5,3 мм ² соответственно, что соответствует 0,180λ ₀ × 0,023λ ₀ и 0,129λ ₀ × 0,0,031λ ₀ , соответственно, на частоте 1,8 ГГц.

Таблица 3. Структурные параметры для CRLH MTM-TL 75 Ом и 20 Ом (единицы: мм)

Параметры	75 Ом	20 Ом
Вт 1	3.50	5,15
Вт 2	0,15	0,12
Вт 3	0,90	1.10
Вт 4	3,85	5,30
D	30,0	21,5
L 1	6.50	5,95
L 2	1,40	1,40
L 3	9,80	6.10
S 1	0,12	0,12
S 2	0,12	0,12
S 3	0.12	0,12
N	10	20

Отклик по коэффициенту пропускания и отражения предложенных MTM-TL, реализованных с использованием (а) 75 Ом и (б) 20 Ом, сопровождающих параметрические исследования основных параметров.

Таблица 4. Влияние 75 Ом и 20 Ом CRLH MTM-TL на характеристики антенны

Основные параметры (мм)			Номер резонансной частоты
75 Ом CRLH MTM-TL
	S 11 ≤ −10 дБ	S 12
S 1 : 0.18, S 2 : 0,18, S 3 : 0,06	2,6–7,7 ГГц	−20 дБ на 5 ГГц	Один
S 1 : 0,15, S 2 : 0,15, S 3 : 0,09	2.2–8,25 ГГц	−26 дБ на 5 ГГц	Два
S 1 : 0,12, S 2 : 0,12, S 3 : 0,12	1.7–8,65 ГГц	−33 дБ на 5 ГГц	Три (оптимизированный корпус)
75 Ом CRLH MTM-TL
	S 11 ≤ −10 дБ	S 12
W 1 : 2.5, Вт 2 : 0,09, Вт 3 : 0,5, Вт 4 : 2,8	3,5–7,15 ГГц	−17 дБ на 5 ГГц	Один
W 1 : 3, W 2 : 0,12, W 3 : 0.7, Вт 4 : 3,3	2,6–7,9 ГГц	−23 дБ на 5 ГГц	Два
W 1 : 3,5, W 2 : 0,15, W 3 : 0.9, Вт 4 : 3,85	1,7–8,65 ГГц	−32 дБ на 5 ГГц	Три (оптимизированный корпус)
20 Ом CRLH MTM-TL
	S 22 ≤ −10 дБ	S 21
S 1 : 0.18, S 2 : 0,18, S 3 : 0,06	3,65–7,75 ГГц	−20 дБ на 5 ГГц	Один
S 1 : 0,15, S 2 : 0,15, S 3 : 0,09	2.3–8,3 ГГц	−24 дБ на 5 ГГц	Два
S 1 : 0,12, S 2 : 0,12, S 3 : 0,12	1.85–8,8 ГГц	−30 дБ на 5 ГГц	Три (оптимизированный корпус)
20 Ом CRLH MTM-TL
	S 22 ≤ −10 дБ	S 21
W 1 : 4.45, Вт 2 : 0,06, Вт 3 : 0,5, Вт 4 : 4,3	4,15–7,9 ГГц	−17 дБ на 5 ГГц	Один
W 1 : 4,75, W 2 : 0,09, W 3 : 0.8, Вт 4 : 4.8	2,8–8,0 ГГц	−23 дБ на 5 ГГц	Два
W 1 : 5,15, W 2 : 0,12, W 3 : 1.1, Вт 4 : 5,3	1,85–8,8 ГГц	−30 дБ на 5 ГГц	Три (оптимизированный корпус)

• Примечание .Остальные параметры, приведенные в таблице 3, являются фиксированными. Оптимизированный вариант выделен жирной линией.

3.2 Конструкция антенны бегущей волны

Предлагаемая антенна CRLH MTM-TL обеспечивает направляющую структуру для бегущей волны в качестве основного излучающего механизма. Здесь поверхностные токи, которые генерируют РЧ-сигнал, проходят через антенну в одном направлении от порта 1 к оконечному порту 2, что противоречит обычной стоячей волне или резонансной антенне, такой как монополь или диполь, где РЧ-сигнал распространяется в обоих направлениях. отражается между концами антенны.Длина плеч ответвлений составляет менее четверти длины волны волновода. Представленные ниже результаты показывают, что предлагаемая антенна бегущей волны, которая является нерезонансной структурой, имеет более широкую рабочую полосу пропускания. Антенна бегущей волны реализована с использованием линий передачи CRLH-MTM на подложке Rogers RO4003 толщиной 0,8 мм. Он разработан для работы на частотах 1,8–8,4 ГГц и 2–8,6 ГГц с использованием MTM-TL 75 Ом и 20 Ом. Схема антенны бегущей волны показана на рисунке 5, где a × b = 21.5 × 30 мм ² . Предлагаемая антенна отличается простотой изготовления, низким профилем и невысокой стоимостью. Структура была построена, а ее характеристики охарактеризованы с использованием векторного анализатора цепей Agilent 8722ES.

Схема предлагаемой антенны бегущей волны CRLH MTM-TL.

Смоделированные и измеренные параметры предлагаемого TWA S показаны на рисунке 6. Измеренные и смоделированные результаты хорошо согласуются друг с другом.На измеренной центральной частоте 5,2 ГГц возвратные потери TWA между портами 1 и 2 лучше, чем −32 дБ, а изоляция лучше, чем −22 дБ во всей рабочей полосе пропускания. Таблица 5 показывает, что предлагаемая структура TWA обеспечивает большую относительную полосу пропускания, превышающую 124%.

Смоделированные и измеренные характеристики пропускания и коэффициента отражения предлагаемого CRLH MTM-TL TWA.

Таблица 5.Дробная ширина полосы предлагаемого TWA

	Дробная полоса пропускания
Измерено ( S 11 )	1,80–8,40 ГГц ≈ 129,41%
Моделирование ( S 11 )	1.60–8,65 ГГц ≈ 137,56%
Измерено ( S 22 )	2–8,60 ГГц ≈ 124,52%
Моделирование ( S 22 )	1,85–8,75 ГГц ≈ 130,18%

На рис. 7 представлена ​​фотография предлагаемой антенны бегущей волны.Размеры CRLH MTM-TL TWA составляют 21,5 × 30,0 мм ² или 0,372λ ₀ × 0,520λ ₀ на 5,2 ГГц (центральная частота). Полученное TWA с использованием CRLH MTM-TL компактно по сравнению с традиционным TWA, разработанным на той же частоте с использованием четвертьволновых линий передачи длиной ~ 51 мм. Другое преимущество предлагаемой конструкции состоит в том, что в ней не используются сосредоточенные элементы, сквозные отверстия или дефектные наземные конструкции, которые могут усложнить процесс изготовления и, следовательно, увеличить стоимость TWA.

Фотография изготовленного CRLH MTM-TL TWA.

Смоделированные и измеренные характеристики усиления и эффективности TWA CRLH MTM-TL показаны на рисунке 8. Смоделированные и измеренные пиковое усиление и эффективность антенны на частоте 5,5 ГГц составляют 4,5 дБи и 88%, а также 4,2 дБи и 81% соответственно. На рисунке также показано влияние встречно-штыревого конденсатора ( L ₁ ), двухспиральных индуктивных щелевых элементов ( L ₂ ) и зазора ( L ₃ ).Очевидно, что при увеличении этой длины эффективная апертура антенны увеличивается; следовательно, усиление антенны и эффективность излучения повышаются в пределах ее рабочей полосы частот. Коэффициент усиления и эффективность излучения антенны приведены в таблице 6.

Смоделированные и измеренные характеристики усиления и эффективности излучения TWA в зависимости от L ₁ , L ₂ и L ₃ .Остальные параметры остаются неизменными и приведены в таблице 3. Таблица 6. Моделируемые и измеренные коэффициент усиления и радиационная эффективность предлагаемого TWA

	Значения
Частота (ГГц)	1,8	2	3	5	6	7.4	8,4	8,6
Моделируемое усиление (дБи)	1,1	1,55	3,1	4.35	4,15	2,8	1,75	1,45
Измеренное усиление (дБи)	0,8	1.2	2,8	4,2	3,7	2,5	1,4	1,1
Расчетная эффективность (%)	35	42	66	84	78	61	46	38
Измеренная эффективность (%)	25	33	58	81	70	55	41	33

Стандартная безэховая камера, показанная на рисунке 9, использовалась для измерения усиления антенны.Он состоит из передающей рупорной антенны, расположенной в фокусе рефлектора, которая преобразует сферические волны в плоские волны в направлении тестируемой антенны. Коэффициент усиления антенны измерялся стандартным сравнительным методом. При измерении учитывались потери соединителя. Кроме того, эффективность излучения антенны рассчитывалась как отношение излучаемой мощности к входной мощности антенны. Согласие между смоделированными и измеренными результатами в целом хорошее, а расхождение в результатах объясняется допуском при изготовлении антенны.

Стандартная безэховая камера, используемая для измерения характеристик антенны.

Измеренные диаграммы направленности в плоскости E и H предлагаемого TWA на точечных частотах в его рабочем диапазоне показаны на рисунках 10 и 11 соответственно. Диаграммы направленности измерялись в безэховой камере. Кополяризационные и кроссполяризационные диаграммы направленности TWA как в плоскости E, так и в плоскости H на частотах 1,8, 5 и 8 ГГц.6 ГГц показаны на рисунках 10 и 11. В плоскости E он излучает двунаправленное излучение, а в плоскости H — всенаправленное. Излучение стабильно во всем рабочем диапазоне частот; однако его усиление в плоскости H ухудшается на более низких частотах, что объясняется более слабой связью через последовательные встречно-штыревые конденсаторы.

Измеренные диаграммы направленности предлагаемой антенны в плоскости E на (а) 1,8 ГГц, (б) 5 ГГц и (в) 8,6 ГГц.

Измеренные диаграммы направленности предлагаемой антенны в плоскости H на частотах 1,8 ГГц (а), 5 ГГц (б) и 8,6 ГГц (в).

По сравнению с аналогичной геометрией ответвлений, описанной в Jung and Lee (2012), Wang et al. (2016) и Zhang et al. (2015), предлагаемая антенна (i) работает в гораздо большей полосе пропускания (1,8–8,6 ГГц), (ii) излучает во всех направлениях в плоскости H, (iii) имеет пиковое усиление и эффективность излучения 4,2 дБи и 81%, соответственно на частоте 5 ГГц, (iv) и имеет размер 21.5 × 30,0 мм ² . Напротив, узкополосная антенна, описанная в Jung and Lee (2012), излучает преимущественно однонаправленно; однако его максимальное усиление составляет 6,6 дБи на частоте 920 МГц (УВЧ) и 7,9 дБи на частоте 2,45 ГГц. Общий размер этой антенны составляет примерно 50 × 55 мм ² . Структура, описанная в Zhang et al. (2015) работает в ограниченном диапазоне частот от 0,99 до 1,01 ГГц и имеет размеры антенны 28,4 × 39,75 мм ² . Структура, недавно описанная Wang et al.(2016) работает на частоте 0,93 ГГц и имеет размеры антенны 52 × 56 мм ² .

4 Выводы

Продемонстрирована возможность создания однослойной антенны бегущей волны. Конструкция антенны основана на линии передачи из метаматериалов, реализованной с использованием встречно-штыревых конденсаторов и встроенного двухспирального паза. CRLH MTM-TL, использованные в проекте TWA, были реализованы на микрополосковых линиях 75 Ом и 20 Ом. Предлагаемый TWA позволяет избежать использования сосредоточенных компонентов, сквозных отверстий или дефектных структур заземления, что упрощает изготовление TWA при низких затратах.Кроме того, низкопрофильный и планарный CRLH MTM-TL TWA можно легко интегрировать в системы беспроводной связи. Размеры предлагаемого TWA составляют 21,5 × 30,0 мм ² или 0,372λ ₀ × 0,520λ ₀ , где λ ₀ — длина волны в свободном пространстве на частоте 5,2 ГГц, соответственно. TWA работает в сверхширокополосном диапазоне (1,8–8,6 ГГц) с относительной шириной полосы более 120%, а также пиковым усилением и эффективностью 4,2 дБи и 81% соответственно на частоте 5 ГГц.

Благодарности

Используемые данные перечислены в справочных материалах, таблицах и рисунках.Кроме того, для получения дополнительной помощи читатели могут связаться с Мохаммадом Алибахшикенари, отправив электронное письмо на адрес [email protected].

Антенна бегущей волны для нагрева быстрых волн и возбуждения тока в токамаках

Версия PDF также доступна для скачивания.

Кто

Люди и организации, связанные либо с созданием этого отчета, либо с его содержанием.

Какие

Описательная информация, помогающая идентифицировать этот отчет.Перейдите по ссылкам ниже, чтобы найти похожие предметы в Электронной библиотеке.

Когда

Даты и периоды времени, связанные с этим отчетом.

Статистика использования

Когда последний раз использовался этот отчет?

Взаимодействовать с этим отчетом

Вот несколько советов, что делать дальше.

Версия PDF также доступна для скачивания.

Ссылки, права, повторное использование

Международная структура взаимодействия изображений

Распечатать / Поделиться


Печать
электронная почта
Твиттер
Facebook
Tumblr
Reddit

Ссылки для роботов

Полезные ссылки в машиночитаемых форматах.

Ключ архивных ресурсов (ARK)

Международная структура взаимодействия изображений (IIIF)

Форматы метаданных

Изображений

URL

Статистика

Икези, Х.И Фелпс, Д. Антенна бегущей волны для нагрева быстрых волн и возбуждения тока в токамаках, отчет, 1 июля 1995 г .; Сан-Диего, Калифорния. (https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc791668/: по состоянию на 4 ноября 2021 г.), Библиотеки Университета Северного Техаса, Цифровая библиотека UNT, https://digital.library.unt.edu; кредитование Департамента государственных документов библиотек ЕНТ.

4.4. Антенны бегущей волны — Engineering LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF
Без заголовков

Антенны бегущей волны имеют характеристики широкой полосы пропускания и большого размера. Эти антенны начинаются как структура линии передачи, которая медленно расширяется, обеспечивая переход от линии передачи к свободному пространству с низким уровнем отражения.Пропускная способность может быть очень большой и в первую очередь зависит от того, насколько постепенным будет переход

.

Одной из наиболее интересных антенн бегущей волны является антенна Вивальди на рис. 4.3.5 (а). Антенна Вивальди является продолжением щелевой линии, в которой поля ограничены пространством между двумя металлическими листами в одной плоскости. Расстояние между щелевыми линиями постепенно увеличивается экспоненциально, как у скрипки Вивальди (от которой она получила свое название), на расстоянии длины волны или более.Модель схемы показана на рисунках 4.3.5 (b и c), где антенна смоделирована как каскад из множества линий передачи с медленно увеличивающимся волновым сопротивлением, \ (Z_ {0} \). Поскольку прогрессирование \ (Z_ {0} \) является постепенным, на интерфейсах линий передачи возникают отражения низкого уровня. Бегущая вперед волна на антенне продолжает распространяться с незначительным отраженным полем. В конце концов, прорезь открывается настолько, что эффективное сопротивление прорези равно сопротивлению свободного пространства, и бегущая волна продолжает распространяться в воздухе

Остальные антенны бегущей волны работают аналогичным образом, и все они имеют длину как минимум одну длину волны, при этом основной концепцией является постепенное сужение по сравнению с

.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Потери при растяжении в свободном пространстве.{2} \). Полный телесный угол, образуемый сферой, является интегралом от \ (d \ Omega \) по сфере и равен \ (4π \) стерадианам (или \ (4π \ text {sr} \)).

характеристическое сопротивление исходной линии передачи до свободного пространства. Конечная апертура составляет по крайней мере половину длины волны в поперечнике, чтобы поля могли скручиваться сами по себе (т.

КВ дипольная антенна бегущей волны Codan TWD215 / 315/525

КВ дипольная антенна бегущей волны эффективна для связи на короткие и средние расстояния. Его диаграммы направленности, как правило, всенаправленные, что обеспечивает постоянное покрытие во всем частотном диапазоне. Разработанная в трех моделях для покрытия ВЧ спектра, эта антенна рассчитана на передачу голоса и данных 1 кВт (PEP).

Для установки этой антенны требуется значительное свободное пространство на уровне земли, и она больше подходит для стационарных стационарных установок.

• Антенна Диполь бегущей волны TWD215 — 2-15 МГц (1 кВт PEP)
• Антенна Диполь бегущей волны TWD315 — 3-15 МГц (1 кВт PEP)
• Антенна Диполь бегущей волны TWD525 — 5-25 МГц (1 кВт PEP)

Включает: шкивы, фалы и монтажное оборудование.

Технические характеристики

Тип разъема 915 Balun39002 UHF
000

	TWD215	TWD315	TWD525
3 Диапазон частот						2-15
КСВН (максимальный)	2,0: 1 (до 10 МГц) 2,6: 1 (10-15 МГц)	2,0: 1	2.0: 1
Входное сопротивление	50 Ом (номинальное)
Входная мощность	1 кВт (PEP), 250 Вт (средняя)
Рекомендуемая высота опоры	18 м	12 м	7 м
Минимальное расстояние между опорами	53 м	37 м	29 м Ветровая нагрузка	5.1 м	4,3 м	3,5 м
Излучающий Материал проводника	Луженая медная проволока
Изоляторы	Цельностеклянный фарфор
Вес (только антенна)	14	14	14

Антенна бегущей волны на основе структуры линии передачи из метаматериалов для использования в нескольких приложениях беспроводной связи

Алибахшикенари, Мохаммад, Насер-Могхадаси, Мохаммад, Садегзаде, Рамазан Али, Вирди, Бал Сингх и Лимити, Эрнесто (2016) Антенна бегущей волны на основе структуры линии передачи из метаматериалов для использования в нескольких приложениях беспроводной связи. AEÜ — Международный журнал электроники и коммуникаций / Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik, 70 (12). С. 1645-1650. ISSN 1434-8411

Реферат / Описание

В этой статье представлена ​​левосторонняя антенна бегущей волны из метаматериала (TWA), основанная на структуре линии передачи из метаматериала, для повышения коэффициента усиления и эффективности излучения антенны без потери ее относительной ширины полосы пропускания.Антенна состоит из ряда связанных элементарных ячеек, содержащих «X-образные» щели, которые индуктивно заземлены. Эффективную апертуру антенны можно увеличить за счет увеличения количества элементарных ячеек. Следствием этого является повышенное усиление и эффективность излучения без отрицательного влияния на его относительную полосу пропускания. Характерные параметры антенны были извлечены с помощью инструмента трехмерного электромагнитного моделирования (HFSSTM), и антенна была изготовлена ​​с использованием стандартных технологий изготовления печатных плат на 1.