Was ist eine Antenne? Klassifizierung und Metriken von Antennen

Antennen sind ein relativ verbreitetes Gerät, das häufig in den Bereichen Rundfunk, Fernsehen, Funkkommunikation, Radar, Navigation, elektronische Gegenmaßnahmen, Fernerkundung, Radioastronomie und anderen Bereichen eingesetzt wird. Eine Antenne ist ein Gerät, das elektromagnetische Wellen effektiv in eine bestimmte Richtung im Raum abstrahlen oder elektromagnetische Wellen aus einer bestimmten Richtung im Raum effektiv empfangen kann. Alle drahtlosen Geräte, die Signale über elektromagnetische Wellen übertragen, müssen über eine Antenne verfügen.

Definition einer Antenne: Die Grundfunktion einer Antenne besteht darin, Funkwellen auszustrahlen und zu empfangen.

Wandelt beim Senden hochfrequente Ströme in elektromagnetische Wellen um.

Wandelt beim Empfang elektrische Flutwellen in hochfrequente Ströme um.

Klassifizierung der Antennen:

Klassifizierungsmethoden	Typen
Durch Gebrauch	Kommunikationsantennen, Rundfunkantennen, Radarantennen, Navigationsantennen, Peilantennen usw.
Durch Betriebsfrequenzband	Langwellenantennen, Mittelwellenantennen, Kurzwellenantennen, Ultrakurzwellenantennen und Mikrowellenantennen
Stärke der Direktionalität	Rundstrahlantennen, schwach gerichtete Antennen, stark gerichtete Antennen usw.
Durch Polarisationseigenschaften	Linienpolarisierte Antennen, zirkular polarisierte Antennen, elliptisch polarisierte Antennen usw.
Nach dem Funktionsprinzip	Stehwellenantennen, Wanderwellenantennen; Array-Antennen
Durch die Methode der Strahlsteuerung	Feststrahlantennen, Phasenantennen, intelligente Antennen usw.
Nach Grundstruktur	Linienantennen, Flächenantennen, Schlitzantennen
Nach elektrischer Größe	Elektrische kleine Antenne: Die Größe ist viel kleiner als die Arbeitswellenlänge; elektrische Großantenne: Die Größe ist vergleichbar mit der Arbeitswellenlänge

Anforderungen an Antennen:

• Die Antenne sollte in der Lage sein, möglichst viel der geführten Wellenenergie in elektromagnetische Energie umzuwandeln. Dies erfordert erstens, dass es sich bei der Antenne um ein gutes elektromagnetisches offenes System handelt, und zweitens, dass die Antenne an den Sender oder Empfänger angepasst ist (was die Berechnung oder Prüfung der Strahlungsimpedanz der Antenne erfordert).

•  Die Antenne soll es ermöglichen, elektromagnetische Wellen möglichst stark in eine definierte Richtung zu fokussieren bzw. die Aufnahme eingehender Wellen in eine definierte Richtung zu maximieren, d. h. die Antenne verfügt über eine Richtwirkung (Richtungsfunktion).

• Die Antenne sollte in der Lage sein, elektromagnetische Wellen einer bestimmten Polarisation zu senden oder zu empfangen, dh die Antenne verfügt über eine geeignete Polarisation.

• Die Antenne sollte über ein ausreichendes Betriebsfrequenzband verfügen.

  
  

  Allgemeine Leistungsmetriken für Antennen:

• Richtwirkungskarte

• Richtkoeffizient

• gewinnen

• Eingangsimpedanz

• Koeffizient der stehenden Welle

• Effizienz

  
  

  Schlüsselfaktoren, die die Antennenleistungsmetriken beeinflussen:

  
  

• Elektrische Abmessungen der Antenne

• Antennenform und -struktur

• Stromverteilung auf der Antenne

  
  

  
  

  Antennen sind sowohl einfach als auch komplex:

  
  

Einfachheit entsteht im Allgemeinen durch einfache Strukturen aus Metallleitern wie Drähten oder Metallblechen. Einfache Antennen sind in der Regel Monopolantennen (z. B. Dipolantennen, Monopol-Vertikalantennen usw.) oder unidirektionale Antennen (z. B. Richtantennen). Sie sind einfach aufgebaut, leicht herzustellen und eignen sich für einige grundlegende drahtlose Kommunikationsanforderungen, beispielsweise für WLAN-Router zu Hause oder Autoradios.

Die oben dargestellte Komplexität beinhaltet unklare grundlegende Theorien elektromagnetischer Felder, insbesondere beim Entwurf von Array-Antennen für die Radar- und Satellitenkommunikation, die aus vielen einzelnen Antennenelementen bestehen und ausgefeilte Simulations- und numerische Simulationswerkzeuge sowie experimentelle Validierung erfordern.