Lý thuyết và Mảng Anten

Anten chuyển đổi tín hiệu dẫn hướng thành sóng bức xạ và ngược lại, được đặc trưng bởi mẫu bức xạ, độ lợi và trở kháng, và được kết hợp thành các mảng để tăng tính định hướng.

Definition

Lý thuyết anten nghiên cứu các thiết bị bức xạ hoặc thu sóng điện từ một cách hiệu quả, định lượng hiệu suất của chúng thông qua mẫu bức xạ, độ định hướng, độ lợi, trở kháng và phân cực, và các mảng kết hợp nhiều phần tử để kiểm soát hình dạng và hướng của chùm tia bức xạ.

Scope

Chủ đề này bao gồm kỹ thuật của các cấu trúc bức xạ: anten tuyến tính và anten khẩu độ, mẫu bức xạ, độ định hướng và độ lợi, điện trở bức xạ, trở kháng đầu vào và băng thông, phân cực, tính thuận nghịch của việc truyền và nhận, và các mảng anten với yếu tố mảng, điều khiển chùm tia và tạo chùm tia. Nó áp dụng lý thuyết bức xạ vào các hệ thống thông tin và cảm biến thực tế.

Core questions

• Mẫu bức xạ và độ lợi của anten được xác định như thế nào?
• Tại sao các đặc tính truyền và nhận lại liên quan với nhau bởi tính thuận nghịch?
• Các mảng phần tử điều khiển và định hình chùm tia như thế nào?

Key concepts

• mẫu bức xạ
• độ định hướng
• độ lợi
• điện trở bức xạ
• trở kháng đầu vào
• tính thuận nghịch
• yếu tố mảng
• tạo chùm tia

Key theories

Các thông số anten và tính thuận nghịch

Một anten được mô tả bởi mẫu bức xạ, độ định hướng, độ lợi, điện trở bức xạ và trở kháng, và theo tính thuận nghịch, các mẫu truyền và nhận của nó là giống hệt nhau.

Yếu tố mảng và tạo chùm tia

Mẫu kết hợp của một mảng anten là mẫu phần tử nhân với một yếu tố mảng được thiết lập bởi khoảng cách và pha của các phần tử, cho phép chùm tia được thu hẹp và điều khiển điện tử.

Clinical relevance

Thiết kế anten cho phép liên lạc di động và vệ tinh, radar và viễn thám, các mảng kính thiên văn vô tuyến, truyền tải điện không dây và RFID, cũng như các thiết kế mảng pha và cuộn dây được sử dụng trong y học radar và chụp cộng hưởng từ.

History

Anten lưỡng cực và vòng của Hertz là những anten đầu tiên, và Marconi đã mở rộng chúng cho liên lạc không dây đường dài. Công trình nghiên cứu thế kỷ XX đã tạo ra các mảng định hướng như thiết kế Yagi-Uda, và anten của Jansky đã phát hiện sóng vô tuyến vũ trụ, đặt nền móng cho thiên văn học vô tuyến; các mảng pha sau đó đã cho phép điều khiển chùm tia điện tử.

Key figures

• Guglielmo Marconi
• Heinrich Hertz
• Karl Jansky

Seminal works

• balanis2016
• kraus2002

Frequently asked questions

Độ lợi anten là gì?

Độ lợi đo lường mức độ mạnh mẽ mà một anten tập trung công suất bức xạ theo hướng ưu tiên của nó so với một bộ bức xạ đẳng hướng, kết hợp độ định hướng với hiệu suất.

Làm thế nào một mảng có thể điều khiển chùm tia của nó mà không cần di chuyển?

Bằng cách điều chỉnh pha tương đối của tín hiệu đưa vào mỗi phần tử, một mảng dịch chuyển hướng mà các đóng góp của phần tử cộng hưởng một cách xây dựng, điều khiển chùm tia điện tử.