Διάφορες κεραίες. Μετάδοση ενέργειας μεταξύ πομπού-δέκτη

Transcript

1 Κεραίες Antennas

2 Διάφορες κεραίες Μετάδοση ενέργειας μεταξύ πομπού-δέκτη

3 Hκεραία αποτελεί μία μεταλλική κατασκευή η λειτουργία της οποίας εστιάζεται στη μετατροπή των υψίσυχνων τάσεων ή ρευμάτων σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα και αντίστροφα Πώς δημιουργούμε μια κεραία ;

4 (a) γραμμή μεταφοράς ανοικτών άκρων (b) conductors in line (c) δίπολο μισού κύματος (center-fed) Μήκος κεραίας c=λ.ν c: ταχύτητα φωτός λ: μήκος κύματος ν: συχνότητα λ=c/ν Μήκος κεραίας l=vel/ν όπου : vel=c*v f velocity factor : V f

5 Στοιχειώδες Δίπολο Δίπολο Hertz Μία θεωρητική κεραία της οποίας το μήκος δεν ξεπερνά το μήκος του εκπεμπόμενου κύματος Το διάγραμμα ακτινοβολίας του στοιχειώδους διπόλου (a) πλευρική άποψη (b) γωνία μέγιστης ακτινοβολίας (c) κατακόρυφη άποψη

6 Η ισχύς του πεδίου (field strength) του διπόλου Hertz υπολογίζεται από την παρακάτω σχέση. 60π L e I sinθ E= λ r E : ηισχύςτουπεδίου r : ηαπόσταση λ : το μήκος κύματος L e : το μήκος της κεραίας I : ηέντασητουρεύματος θ : γωνία που σχηματίζεται από τον άξονα του καλωδίου και τη διεύθυνση της μέγιστης ακτινοβολίας Κατανομή τάσης και ρεύματος κατά μήκος του διπόλου μισού κύματος

7 Κατανομή ρεύματος κατά μήκος συντονισμένων διπόλων Το διάγραμμα ακτινοβολίας συντονισμένων διπόλων διαφορετικών μηκών

8 Ζητείται να υπολογιστεί το μήκος μίας κεραίας η οποία λειτουργεί στην συχνότητα των 500KHz. Ως γνωστόν από την εξίσωση 9.3, και λαμβάνοντας υπόψη τα όσα αναφέρθηκαν παραπάνω ισχύει L=vel/f=(c*Vf /f) Όπου L: το μήκος της κεραίας μετρούμενο σε μέτρα f: η συχνότητα στην οποία λειτουργεί η κεραία σε Hz c: η ταχύτητα του φωτός (3*10 Λ 8 m/sec) Vf: ο παράγοντας ταχύτητας του οποίου η τιμή λαμβάνεται ίση με 0.95 Συνεπώς, αντικαθιστώντας στην περίπτωσή μας τις διάφορες μεταβλητές με τις αντίστοιχες τιμές τους προκύπτει ότι το κατάλληλο μήκος της κεραίας είναι L=(3*108/f)*0.95=(3*108/5*105)*0.95=570m Μη συντονισμένη κεραία (α) Διάταξη και κατανομή ρεύματος (b) διάγραμμα ακτινοβολίας

9 Απεικόνιση του τρόπου σύνθεσης του διαγράμματος ακτινοβολίας συντονισμένης κεραίας (α) προερχόμενο από το forward κύμα (b) προερχόμενο από το ανακλώμενο κύμα (c) το τελικό διάγραμμα ακτινοβολίας της κεραίας ΠΑΡΑΜΕΤΡΟΙ ΚΕΡΑΙΑΣ Κατευθυντικό κέρδος (directive gain) Ορίζεται ως ο λόγος της πυκνότητας της εκπεμπόμενης ισχύος (power density) σε συγκεκριμένη κατεύθυνση προς την πυκνότητα ισχύος η οποία θα εκπεμπόταν από μία πανκατευθυντική κεραία (omnidirectional-isotropic antenna).

10 Aυξανόμενου του μήκους της κεραίας αυξάνεται η τιμή του κέρδους της κεραίας. Oι μη συντονισμένες κεραίες παρουσιάζουν μεγαλύτερο κέρδος Το εύρος δέσμης κεραίας

11 Η πόλωση κεραίας ΕΠΙΔΡΑΣΕΙΣ ΤΟΥ ΕΔΑΦΟΥΣ ΣΤΙΣ ΚΕΡΑΙΕΣ

12 Διαγράμματα ακτινοβολίας ενός μη γειωμένου δίπολου μισού μήκους κύματος τοποθετημένου σε διαφορετικά ύψη από την επιφάνεια της γης Μη γειωμένη κεραία και η εικόνα της (image antenna)

13 Γειωμένη διάταξη κεραίας Χαρακτηριστικά κατακόρυφα γειωμένων κεραιών

14 Διατάξεις γείωσης (Grounding systems) Η επίδραση του ύψους της κεραίας Ητεχνικήtop loading

15 Σύζευξη Κεραίας. (α) Απευθείας σύζευξη (b) π σύζευξη.

16 Συμμετρικός π συζευκτής (α) Κλαδωτής και (b) προσαρμογή δέλτα

17 α) στοιχειοκεραία και διάγραμμα ακτινοβολίας (b) οριζόντιο διασταυρούμενο δίπολο, διάγραμμα ακτινοβολίας και (c) στοιχειοκεραία διασταυρούμενων δίπολων (α) Ευρύπλευρη στοιχειοκεραία και (b) διάγραμμα ακτινοβολίας

18 (α) Άκρο-πυροδοτική στοιχείο-κεραία και (b) διάγραμμα ακτινοβολίας Αναδιπλωμένο δίπολο

19 Yagi-Uda κεραία. (α) Κεραία και διάγραμμα ακτινοβολίας, (b) οπτικό ισοδύναμο Ρομβική κεραία και διάγραμμα ακτινοβολίας.

20 UHF ΚΑΙ ΜΙΚΡΟΚΥΜΑΤΙΚΕΣ ΚΕΡΑΙΕΣ

21 Γεωμετρία της παραβολής Τροφοδοτούμενος στο κέντρο παραβολικός ανακλαστήρας με σφαιρικό κέλυφος.

22 Παραβολικός ανακλαστήρας με χοάνη Γεωμετρία του Cassegrian feed.

23 27.5-m παραβολικός ανακλαστήρας με Cassegrain feed

24 Παραβολικοί ανακλαστήρες

25 Παραβολικός ανακλαστήρας Offset Κεραίες Χοάνης. (α) Τομέας, (b) πυραμοειδής, (c) κωνική

26 Cass-horn κεραία. (α) Cass-horn κεραία για δορυφορικές επικοινωνίες (b) τροφοδότηση της Cass-horn κεραίας Τοξοειδής χοάνη. (α) Όψη, (b) διαδρομές ακτινών

27 Λειτουργία κεραίας φακού. (α) Οπτική επεξήγηση, (b) κυματική επεξήγηση. Zoned φακοί

28 Αντιστάθμιση αντίστασης-εύρους ζώνης για δίπολο ημίσεως κύματος. (α) LC κύκλωμα, (b) γραμμή μεταφοράς Ελικοειδής κεραία

29 Διαστάσεις ελικοειδούς κεραίας Κεραία Δίσκου-κώνου

30 Διαστάσεις κεραίας δίσκου-κώνου. Συμπεριφορά κεραίας δίσκου-κώνου

31 Λογαριθμική-περιοδική διπολική διάταξη. Κεραίες πλαισίου. (α) Κυκλική, (b) τετράγωνη

32

33 2.4 GHz Grid Antenna