Una antena es un dispositivo de transmisión metálico que transmite y recibe ondas electromagnéticas de radio entre el circuito eléctrico y el espacio. Estos dispositivos están disponibles en diferentes tamaños y formas donde las antenas pequeñas se pueden encontrar en su techo y se usan para ver televisión y las antenas grandes se usan para capturar señales a millones de millas de distancia de los satélites. Hay diferentes tipos de antena está disponible donde cada antena está diseñada principalmente para transmitir y recibir señales en un cierto rango de frecuencia según su forma y tamaño, como cable, dipolo, bucle, dipolo corto, apertura, monopolo, lente, ranura, bocina, etc. Este artículo analiza una descripción general de uno de los tipos de antena, a saber: antena de lente , y su trabajo con aplicaciones.
¿Qué es la antena de lente?
El dispositivo electromagnético tridimensional que se utiliza principalmente para aplicaciones de alta frecuencia se conoce como antena de lente. Esta antena incluye una lente electromagnética con alimentación y es similar a una lente de vidrio que se usa en el campo óptico. Esta antena utiliza una superficie curva tanto para transmisión como para recepción. Estas antenas están fabricadas con vidrio, siempre que se sigan las propiedades de las lentes convergentes y divergentes. El rango de frecuencia de la antena de la lente varía de 1000 MHz a 3000 MHz.
El función de una antena de lente es generar un frente de onda plano a partir de una esférica, controlar la iluminación de la apertura, colimar los rayos electromagnéticos, formar el frente de la onda entrante en su foco y producir características direccionales.
Diseño de antena de lente
La antena de lente está diseñada principalmente para transmitir y recibir señales dentro del rango de frecuencia de microondas. Si consideramos que una lente óptica de tipo convergente está presente en una posición específica y la fuente de energía está presente en el punto focal que produce la energía a una distancia focal a lo largo del eje de la lente óptica en el modo de transmisión.
Todos debemos ser conscientes de que, desde el punto de vista óptico, cuando la luz cae en el exterior de la lente, se tuerce debido a la refracción. Aquí, la forma de torcer la energía de la luz depende principalmente del material y la curva de donde se fabrica la lente.
Como resultado, siempre que la antena de alimentación, como un dipolo o una antena de bocina, esté presente en el punto focal que está disponible a la izquierda de la lente, el frente de onda esférico emergente de la fuente que se desvía de la naturaleza puede incidir desde la superficie de la antena.
Entonces, una vez que los rayos fluyen a través de él después de la incidencia, los rayos que se desvían se coliman debido a la refracción y se transforman en frentes de onda planos. Así, los rayos paralelos se obtienen en el lado derecho de la lente óptica. Así, se transmite la señal de la antena con un elemento de alimentación. De manera similar, si esta antena está hecha con un material dieléctrico, entonces las señales electromagnéticas de RF se coliman de la misma manera y se transmiten más.
Ahora considere la siguiente antena en modo de recepción. En este modo, los rayos paralelos incidirán en la superficie de la lente convergente, en el punto focal del lado izquierdo de la lente convergen debido al mecanismo de refracción. Por lo tanto, este proceso se utiliza una vez que se utiliza para el modo de recepción.
Aquí, cabe señalar que para lograr mejores propiedades de enfoque en radiofrecuencia, el medio debe tener un índice de refracción por debajo de la unidad. Entonces, esto lleva a generar frentes de onda rectos incluso cuando el índice de refracción del material es bajo/alto.
Funcionamiento de la antena de la lente
El funcionamiento de la antena de la lente es el mismo que el de una lente óptica. En el material de la lente, las señales de microondas tienen una velocidad de fase diferente que en el aire, por lo que el grosor cambiante de la lente simplemente retrasa las señales de microondas que se transmiten a través de ella en diferentes cantidades, la dirección de las ondas y el cambio de la forma del frente de onda.
Esta antena utiliza las propiedades de convergencia y divergencia de una lente para transmitir y recibir señales. Estos tipos de antenas incluyen una antena dipolo/bocina con la lente. Aquí, el tamaño de la lente depende principalmente de la frecuencia operativa, por lo que cuando la frecuencia operativa es más alta, la lente es de tamaño más pequeño. Entonces, en frecuencias altas, estas antenas se usan porque, en frecuencias más bajas, pueden ser algo voluminosas.
en un reflector parabolico r, hemos visto que la energía emitida por el elemento de alimentación en el foco del reflector llega a su superficie y luego cambia las microondas que se irradian esféricamente en ondas planas. Por lo tanto, mejora la directividad.
De la misma manera, en el caso de una antena con lente, la fuente puntual actúa como la alimentación que produce la energía de microondas en la superficie de la lente óptica. Entonces, esta superficie óptica alimenta los frentes de onda esféricos radiados para cambiar a uno colimado.
Aquí, es notable que la lente colimadora está hecha con un material dieléctrico que posee un valor de constante dieléctrica finito. Sin embargo, también se pueden fabricar con materiales que presenten un índice de refracción por debajo de la unidad en RF.
Tipos de antena de lente
Hay dos tipos de antena de lente, antena de lente de retardo y antena de lente rápida, que se analizan a continuación.
Antena de lente de retardo
Una antena de lente de retardo o de lente de onda lenta se puede definir como una antena que causa retardo en los frentes de onda viajera debido al medio de la lente. A veces, este tipo de antenas también se denominan lentes dieléctricas. La representación de la acción de la lente dieléctrica de la antena se muestra a continuación.
En este tipo de antena, las ondas de radio se mueven muy lentamente en el medio de la lente que en el espacio libre, el índice de refracción es mayor que uno. Así, la longitud del camino aumenta al pasar por el medio de la lente.
Esto es lo mismo que una acción ordinaria de una lente óptica sobre la luz. Dado que las partes sólidas de la lente mejoran la longitud del camino, una lente convergente como una lente convexa enfoca las ondas de radio y una lente divergente como una lente cóncava dispersa las ondas de radio como en las lentes ordinarias. Estas lentes están fabricadas con materiales dieléctricos y estructuras de placas en el plano H.
La antena de lente de retardo se clasifica en dos tipos según el tipo de material dieléctrico utilizado para la construcción: lente dieléctrica metálica y lente dieléctrica no metálica.
Antena de lente rápida
En una antena de lente rápida o de lente de onda rápida, las ondas de radio se mueven mucho más rápido dentro del medio de la lente en comparación con el espacio libre, por lo que el índice de refracción está por debajo de uno, por lo que la longitud del camino óptico se reduce al pasar por el medio de la lente. . A veces, esta antena también se conoce como antena de placa de metal E-plane.
Este tipo de antena no tiene análogo dentro de los materiales ópticos ordinarios, por lo que se produce debido a que la velocidad de fase de las ondas de radio dentro de las guías de ondas es mayor que la velocidad de la luz. Dado que las partes sólidas de la lente reducen la longitud del camino, una lente convergente como una lente cóncava enfoca las ondas de radio y una lente divergente como una lente convexa es opuesta a las lentes ópticas ordinarias. Estos lentes están fabricados con estructuras de placas de plano E y metamateriales de índice negativo.
Ventajas y desventajas
El ventajas de la antena de la lente Incluya lo siguiente.
- Tiene un ancho de haz estrecho, baja temperatura de ruido, alta ganancia y lóbulos laterales bajos.
- La estructura de estas antenas es más compacta.
- Estos pesan menos en comparación con los reflectores parabólicos y las antenas de bocina.
- Tiene una mejor tolerancia de diseño.
- El soporte feed & feed de esta antena no obstruye la apertura.
- El haz se puede mover angularmente con respecto al eje.
- Proporciona más flexibilidad dentro de la tolerancia del diseño, por lo que es posible girar dentro de esta antena.
- Se utiliza para aplicaciones de frecuencia extremadamente alta.
El desventajas de las antenas de lente Incluya lo siguiente.
- Las lentes son voluminosas especialmente a frecuencias más bajas.
- Complejidad dentro del diseño.
- Estos son caros para las mismas especificaciones en comparación con los reflectores.
Aplicaciones
El aplicaciones de antenas de lente Incluya lo siguiente.
- Estos son adecuados para frecuencias superiores a 3 GHz.
- Se utiliza como la antena de banda ancha.
- Estos se utilizan principalmente para aplicaciones de frecuencia de microondas.
- Las propiedades convergentes de esta antena se pueden utilizar para desarrollar una amplia gama de antenas denominadas antenas reflectoras parabólicas, por lo que se utilizan ampliamente en las comunicaciones por satélite.
- Estos se utilizan como elementos de colimación dentro de sistemas de microondas de alta ganancia como radiotelescopios, ondas milimétricas Radar y antenas satelitales.
Así, esto es una descripción general de las antenas de lentes – trabajar con aplicaciones. Estas antenas han llegado principalmente para brindar una solución a los propietarios y operadores de lugares al brindar una mejor conectividad móvil que es más fácil de implementar y menos costosa. Aquí hay una pregunta para ti, ¿qué es una antena de bocina?
