Τι είναι η κεραία; Ταξινόμηση και Μετρική Κεραιών

Η κεραία είναι ένας σχετικά κοινός εξοπλισμός, που χρησιμοποιείται ευρέως στη μετάδοση, την τηλεόραση, τις ραδιοφωνικές επικοινωνίες, το ραντάρ, την πλοήγηση, τα ηλεκτρονικά αντίμετρα, την τηλεπισκόπηση, τη ραδιοαστρονομία και άλλους τομείς. Μια κεραία είναι μια συσκευή που μπορεί να εκπέμπει αποτελεσματικά ηλεκτρομαγνητικά κύματα σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση στο διάστημα ή να λαμβάνει αποτελεσματικά ηλεκτρομαγνητικά κύματα από μια συγκεκριμένη κατεύθυνση στο διάστημα. Όλες οι ασύρματες συσκευές που μεταδίδουν σήματα μέσω ηλεκτρομαγνητικών κυμάτων πρέπει να διαθέτουν κεραία.

Ορισμός της κεραίας: Η βασική λειτουργία μιας κεραίας είναι να εκπέμπει και να λαμβάνει ραδιοκύματα.

Μετατρέπει τα ρεύματα υψηλής συχνότητας σε ηλεκτρομαγνητικά κύματα κατά τη μετάδοση.

Μετατρέπει τα ηλεκτρικά παλιρροιακά κύματα σε ρεύματα υψηλής συχνότητας κατά τη λήψη.

Ταξινόμηση κεραιών:

Μέθοδοι ταξινόμησης	τύπους
Με χρήση	Κεραίες επικοινωνίας, κεραίες εκπομπής, κεραίες ραντάρ, κεραίες πλοήγησης, κεραίες εύρεσης κατεύθυνσης κ.λπ.
Ανά ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας	Κεραίες μακρών κυμάτων, κεραίες μεσαίων κυμάτων, κεραίες βραχέων κυμάτων, κεραίες υπερμικρών κυμάτων και κεραίες μικροκυμάτων
Ισχύς κατευθυντικότητας	Πανκατευθυντικές κεραίες, ασθενώς κατευθυντικές κεραίες, ισχυρά κατευθυντικές κεραίες κ.λπ.
Κατά Χαρακτηριστικά Πόλωσης	Γραμμικές πολωμένες κεραίες, κυκλικά πολωμένες κεραίες, ελλειπτικά πολωμένες κεραίες κ.λπ.
Σύμφωνα με την αρχή λειτουργίας	Κεραίες μόνιμου κύματος, κεραίες ταξιδιού κυμάτων. συστοιχίες κεραιών
Με μέθοδο ελέγχου δέσμης	Κεραίες σταθερής δέσμης, κεραίες φάσης, έξυπνες κεραίες κ.λπ.
Κατά βασική δομή	Κεραίες γραμμής, επιφανειακές κεραίες, κεραίες με σχισμή
Με ηλεκτρικό μέγεθος	Ηλεκτρική μικρή κεραία: το μέγεθος είναι πολύ μικρότερο από το μήκος κύματος εργασίας. ηλεκτρική κεραία μεγάλου μεγέθους: το μέγεθος είναι συγκρίσιμο με το μήκος κύματος εργασίας

Απαιτήσεις για κεραίες:

• Η κεραία θα πρέπει να μπορεί να μετατρέπει όσο το δυνατόν περισσότερη από την ενέργεια του κατευθυνόμενου κύματος σε ηλεκτρομαγνητική ενέργεια. Αυτό προϋποθέτει πρώτον ότι η κεραία είναι ένα καλό ηλεκτρομαγνητικό ανοιχτό σύστημα και, δεύτερον, η κεραία είναι προσαρμοσμένη στον πομπό ή τον δέκτη (πράγμα που απαιτεί τον υπολογισμό ή τη δοκιμή της σύνθετης αντίστασης ακτινοβολίας της κεραίας).

•  Η κεραία θα πρέπει να επιτρέπει στα ηλεκτρομαγνητικά κύματα να εστιάζονται όσο το δυνατόν περισσότερο σε μια καθορισμένη κατεύθυνση ή να μεγιστοποιεί την αποδοχή των εισερχόμενων κυμάτων σε μια καθορισμένη κατεύθυνση, δηλ. η κεραία έχει κατευθυντικότητα (κατευθυντική λειτουργία).

• Η κεραία θα πρέπει να μπορεί να εκπέμπει ή να λαμβάνει ηλεκτρομαγνητικά κύματα καθορισμένης πόλωσης, δηλαδή, η κεραία να έχει την κατάλληλη πόλωση.

• Η κεραία πρέπει να έχει επαρκή ζώνη συχνοτήτων λειτουργίας.

  
  

  Συνήθεις μετρήσεις απόδοσης για κεραίες:

• χάρτης κατευθυντικότητας

• συντελεστής κατευθυντικότητας

• κέρδος

• αντίσταση εισόδου

• συντελεστής στάσιμου κύματος

• αποδοτικότητα

  
  

  Βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν τις μετρήσεις απόδοσης κεραίας:

  
  

• ηλεκτρικές διαστάσεις κεραίας

• σχήμα και δομή κεραίας

• κατανομή ρεύματος στην κεραία

  
  

  
  

  Οι κεραίες είναι απλές και σύνθετες:

  
  

Η απλότητα είναι γενικά μέσω απλών κατασκευών από μεταλλικούς αγωγούς, όπως σύρματα, φύλλα μετάλλου. Οι απλές κεραίες είναι συνήθως μονοπολικές (π.χ. δίπολη, μονοπολική κατακόρυφη κεραία κ.λπ.) ή μονής κατεύθυνσης (π.χ. κατευθυντική κεραία). Είναι απλά στη δομή, εύκολα στην κατασκευή και είναι κατάλληλα για ορισμένες βασικές ανάγκες ασύρματης επικοινωνίας, όπως οικιακούς δρομολογητές Wi-Fi ή ραδιόφωνα αυτοκινήτου.

Οι πολυπλοκότητες, όπως απεικονίζονται παραπάνω, περιλαμβάνουν σκοτεινές θεμελιώδεις θεωρίες ηλεκτρομαγνητικών πεδίων, ειδικά στο σχεδιασμό συστοιχιών κεραιών για ραντάρ και δορυφορικές επικοινωνίες, οι οποίες αποτελούνται από πολλά μεμονωμένα στοιχεία κεραίας και απαιτούν εξελιγμένα εργαλεία προσομοίωσης και αριθμητικής προσομοίωσης καθώς και πειραματική επικύρωση.