レンズ アンテナ : 設計、動作、種類、およびその用途

アンテナとは、電気回路と空間の間で電波を送受信する金属製の伝送装置です。これらのデバイスにはさまざまなサイズと形状があり、小さなアンテナは屋根の上でテレビを見るために使用され、大きなアンテナは衛星から何百万マイルも離れた信号をキャプチャするために使用されます。がある さまざまな種類のアンテナ すべてのアンテナが、ワイヤ、ダイポール、ループ、ショート ダイポール、アパーチャ、モノポール、レンズ、スロット、ホーンなどの形状とサイズに基づいて、特定の範囲の周波数で信号を送受信するように主に設計されている場合に使用できます。この記事では、アンテナのタイプの 1 つの概要、つまり – レンズアンテナ 、およびアプリケーションとの連携。

レンズアンテナとは？

主に高周波アプリケーションに使用される 3 次元電磁デバイスは、レンズ アンテナとして知られています。このアンテナにはフィード付きの電磁レンズが含まれており、光学ドメインで使用されるガラス レンズに似ています。このアンテナは、送信と受信の両方に曲面を利用しています。これらのアンテナは、収束および発散レンズの特性が続く場合はどこでもガラスで製造されます。レンズ アンテナの周波数範囲は 1000 MHz ～ 3000 MHz です。

の レンズアンテナの機能 球面から平面波面を生成し、開口照明を制御し、電磁波をコリメートし、入射波の前面を焦点に形成し、指向特性を生成します。

レンズアンテナ設計

レンズアンテナは、主にマイクロ波周波数範囲内で信号を送受信するように設計されています。収束タイプの光学レンズが特定の位置に存在すると考えると、透過モードで光学レンズ軸に沿った焦点距離でエネルギーを生成するエネルギー源が焦点に存在します。

光学的な観点から、光がレンズの外側に落ちると、屈折のためにねじれることに注意する必要があります。ここで、光エネルギーのねじれ方は、主にレンズの素材とカーブに依存します。

その結果、ダイポール アンテナやホーン アンテナなどのフィード アンテナがレンズの左側にある焦点に存在するときはいつでも、自然から逸脱しているソースから出現する球面波面がアンテナの表面から入射する可能性があります。

そのため、入射後に光線が通過すると、屈折のために逸脱した光線が平行になり、平らな波面に変わります。したがって、平行光線は、光学レンズの右側で達成されます。このように給電素子付きアンテナの信号が送信されます。同様に、このアンテナが誘電体で作られている場合、RF 電磁信号は同じ方法でコリメートされ、さらに送信されます。

次に、受信モードの次のアンテナを考えます。このモードでは、平行光線は収束レンズ面に入射し、レンズの左側の焦点で屈折メカニズムにより収束します。したがって、このプロセスは、受信モードに使用されると使用されます。

ここで、無線周波数でより良好な集束特性を達成するために、媒体は１未満の屈折率を持たなければならないことに注意すべきである。したがって、これにより、材料の屈折率が低くても高くても、まっすぐな波面が得られます。

レンズ アンテナの動作

レンズアンテナの働きは光学レンズと同じです。レンズ材料では、マイクロ波信号は空気中とは異なる位相速度を持っているため、レンズの厚さの変化は、それを通過するマイクロ波信号をさまざまな量で単に遅延させ、波の方向と波面形状を変化させます。

このアンテナは、レンズの収束と発散の特性を使用して、信号を送受信します。これらのタイプのアンテナには、レンズ付きのダイポール/ホーン アンテナが含まれます。ここで、レンズサイズは主に動作周波数に依存するため、動作周波数が高いほどレンズのサイズは小さくなります。したがって、高周波ではこれらのアンテナが使用されますが、低周波ではややかさばる可能性があるためです。

で 放物線反射 r、リフレクターの焦点でフィード要素から放出されたエネルギーがその表面に到達し、球状に放射されたマイクロ波を平面波に変更することがわかりました。それで指向性を高めます。

レンズ アンテナの場合と同様に、点光源はマイクロ波エネルギーを光学レンズ面に生成するフィードのように機能します。したがって、この光学面は、放射された球状の波面をコリメートされたものに変える力を与えます。

ここで、コリメート レンズは、有限の誘電率値を持つ誘電体で作られていることに注意してください。ただし、これらは RF で 1 未満の屈折率を示す材料で作成することもできます。

レンズアンテナの種類

レンズ アンテナには、以下で説明する遅延レンズ アンテナと高速レンズ アンテナの 2 種類があります。

遅延レンズ アンテナ

遅延レンズまたは遅波レンズ アンテナは、レンズ媒体のために進行波面に遅延を引き起こすアンテナとして定義できます。これらのタイプのアンテナは、誘電体レンズとも呼ばれます。アンテナの誘電体レンズ作用の表現を以下に示します。

このタイプのアンテナでは、電波は自由空間よりもレンズ媒質内で非常にゆっくりと移動し、屈折率は 1 よりも大きくなります。したがって、レンズの媒質を通過することにより、経路の長さが長くなります。

これは、光に対する通常の光学レンズの作用と同じです。レンズの固体部分が光路長を長くするため、凸レンズのような収束レンズは電波を集中させ、凹レンズのような発散レンズは通常のレンズのように電波を分散させます。これらのレンズは、誘電体材料と H 平面プレート構造で作られています。

遅延レンズ アンテナは、構成に使用される誘電体材料の種類に基づいて、金属誘電体レンズと非金属誘電体レンズの 2 つのタイプに分類されます。

高速レンズアンテナ

ファスト レンズまたはファスト ウェーブ レンズ アンテナでは、電波は自由空間と比較してレンズ媒質内で非常に高速に移動するため、屈折率は 1 未満であり、レンズ媒質を通過することで光路の長さが短縮されます。 .このアンテナは、E プレーン メタル プレート アンテナとしても知られています。

このタイプのアンテナは、通常の光学材料内にアナログがないため、導波路内の電波の位相速度が光速よりも高いために発生します。レンズの固体部分が経路の長さを短くするため、凹レンズのような収束レンズは電波を集中させ、凸レンズのような発散レンズは通常の光学レンズとは反対です。これらのレンズは、E 平面プレート構造と負の屈折率のメタマテリアルで作られています。

長所と短所

の レンズアンテナのメリット 以下のものが含まれます。

• ビーム幅が狭く、ノイズ温度が低く、ゲインが高く、サイドローブが低いです。
• これらのアンテナの構造はよりコンパクトです。
• パラボラ反射板やホーンアンテナに比べて軽量です。
• 設計公差が優れています。
• このアンテナのフィードとフィードのサポートは、開口部を妨げません。
• ビームは、軸に対して角度を付けて移動できます。
• 設計許容範囲内で柔軟性が向上するため、このアンテナ内でのねじれが実現可能です。
• 非常に高周波のアプリケーションに使用されます。

の レンズアンテナの欠点 以下のものが含まれます。

• レンズは特に低周波でかさばります。
• 設計内の複雑さ。
• これらは、リフレクタと比較して、同じ仕様では高価です。

アプリケーション

の レンズアンテナの応用 以下のものが含まれます。

• これらは、3 GHz 以上の周波数に適しています。
• 広帯域アンテナのように使用されます。
• これらは主にマイクロ波周波数アプリケーションに使用されます。
• このアンテナの収束特性は、パラボラ反射アンテナと呼ばれる広範囲のアンテナの開発に使用できるため、これらは衛星通信で広く使用されています。
• これらは、電波望遠鏡、ミリ波などの高ゲイン マイクロ波システム内のコリメート エレメントとして使用されます。 レーダー ＆衛星アンテナ。

したがって、これは レンズアンテナの概要 – アプリケーションの操作。これらのアンテナは、主に、展開が容易で安価な優れたモバイル接続を提供することにより、会場の所有者と運営者にソリューションを提供するために到着しました.ホーンアンテナとは何ですか？