Antena de lente: design, trabalho, tipos e suas aplicações

Uma antena é um dispositivo metálico de transmissão que transmite e recebe ondas eletromagnéticas de rádio entre o circuito elétrico e o espaço. Esses dispositivos estão disponíveis em diferentes tamanhos e formas, onde as pequenas antenas podem ser encontradas em seu telhado usadas para assistir TV e as grandes antenas são usadas para capturar sinais a milhões de quilômetros de distância dos satélites. Há diferentes tipos de antena Está disponível onde cada antena é projetada principalmente para transmitir e receber sinais em uma determinada faixa de frequência com base em sua forma e tamanho, como fio, dipolo, loop, dipolo curto, abertura, monopolo, lente, slot, corneta, etc. uma visão geral de um dos tipos de antena ou seja - lente antena , e seu trabalho com aplicativos.

O que é Antena de Lente?

O dispositivo eletromagnético tridimensional usado principalmente para aplicações de alta frequência é conhecido como antena de lente. Esta antena inclui uma lente eletromagnética com alimentação e é semelhante a uma lente de vidro que é usada no domínio óptico. Esta antena utiliza uma superfície curva para transmissão e recepção. Essas antenas são fabricadas com vidro, sempre que as propriedades convergentes e divergentes das lentes são seguidas. A faixa de frequência da antena da lente varia de 1000 MHz a 3000 MHz.

O função de uma antena de lente é gerar uma frente de onda plana de esférica, controlar a iluminação da abertura, colimar raios eletromagnéticos, formar a frente da onda recebida em seu foco e produzir características direcionais.

Design de Antena de Lente

A antena da lente é projetada principalmente para transmitir e receber sinais dentro da faixa de frequência de micro-ondas. Se considerarmos que uma lente óptica do tipo convergente está presente em uma posição específica e a fonte de energia está presente no ponto focal que produz a energia a uma distância focal ao longo do eixo da lente óptica no modo de transmissão.

Todos nós devemos estar cientes de que, do ponto de vista óptico, quando a luz cai do lado de fora da lente, ela se torce por causa da refração. Aqui, a forma de torção da energia luminosa depende principalmente do material e da curva de onde a lente é feita.

Como resultado, sempre que a antena de alimentação, como uma antena dipolo ou corneta, estiver presente no ponto focal disponível à esquerda da lente, a frente de onda esférica emergente da fonte que está se desviando da natureza pode ser incidente na superfície da antena.

Assim, uma vez que os raios fluem através dele após a incidência, os raios desviantes irão colimar por causa da refração e são transformados em frentes de onda planas. Assim, os raios paralelos são atingidos no lado direito da lente óptica. Assim, o sinal da antena com um elemento de alimentação é transmitido. Da mesma forma, se esta antena for feita com um material dielétrico, então os sinais eletromagnéticos de RF são colimados da mesma forma e posteriormente são transmitidos.

Agora considere a seguinte antena no modo de recepção. Neste modo, os raios paralelos incidirão na superfície convergente da lente, no ponto focal do lado esquerdo da lente converge devido ao mecanismo de refração. Portanto, esse processo é usado uma vez que é utilizado para o modo de recepção.

Aqui, deve-se notar que, para obter melhores propriedades de foco na radiofrequência, o meio deve ter um índice de refração abaixo da unidade. Portanto, isso leva a fornecer frentes de onda retas mesmo quando o índice de refração do material é baixo/alto.

Funcionamento da Antena da Lente

O funcionamento da antena da lente é o mesmo de uma lente óptica. No material da lente, os sinais de micro-ondas têm uma velocidade de fase diferente da do ar, de modo que a mudança na espessura da lente simplesmente atrasa a transmissão dos sinais de micro-ondas através dela em diferentes quantidades, a direção das ondas e a alteração da forma da frente de onda.

Esta antena usa as propriedades de convergência e divergência de uma lente para transmitir e receber sinais. Esses tipos de antenas incluem uma antena dipolo/chifre com a lente. Aqui, o tamanho da lente depende principalmente da frequência de operação, portanto, quando a frequência de operação é maior, a lente é menor em tamanho. Portanto, em altas frequências, essas antenas são usadas porque, em frequências mais baixas, elas podem ser um pouco volumosas.

Em um reflexo parabólico r, vimos que a energia emitida do elemento de alimentação no foco do refletor atinge sua superfície e então transforma as micro-ondas que são irradiadas esfericamente em ondas planas. Portanto, aumenta a diretividade.

Da mesma forma, no caso de uma antena de lente, a fonte pontual atua como a alimentação que produz a energia de micro-ondas para a superfície da lente óptica. Portanto, esta superfície óptica alimenta as frentes de onda esféricas irradiadas para se transformarem em uma colimada.

Aqui, é notável que a lente colimadora é feita com um material dielétrico que possui o valor da constante dielétrica finita. No entanto, estes também podem ser feitos com materiais que exibem abaixo da unidade de índice de refração em RF.

Tipos de antena de lente

Existem dois tipos de antena de lente de atraso e antena de lente rápida que são discutidos abaixo.

Antena de lente de atraso

Uma lente de atraso ou antena de lente de onda lenta pode ser definida como uma antena que causa retardo nas frentes de onda progressiva devido à mídia da lente. Às vezes, esses tipos de antenas também são chamados de lentes dielétricas. A representação da ação da lente dielétrica da antena é mostrada abaixo.

Nesse tipo de antena, as ondas de rádio se movem muito lentamente no meio da lente do que no espaço livre, o índice de refração é maior que um. Assim, o comprimento do caminho é aumentado ao passar pelo meio da lente.

Isso é o mesmo que uma ação de lente óptica comum sobre a luz. Como as partes sólidas da lente aumentam o comprimento do caminho, uma lente convergente como uma lente convexa focaliza as ondas de rádio e uma lente divergente como uma lente côncava dispersa as ondas de rádio como em lentes comuns. Essas lentes são feitas com materiais dielétricos e estruturas de placa H-plane.

Antena de lente de atraso é classificada em dois tipos com base no tipo de material dielétrico usado para construção: lente dielétrica metálica e lente dielétrica não metálica.

Antena de lente rápida

Em uma lente rápida ou antena de lente de onda rápida, as ondas de rádio se movem muito mais rapidamente dentro do meio da lente em comparação com o espaço livre, portanto, o índice de refração é inferior a um, de modo que o comprimento do caminho óptico é reduzido ao passar pelo meio da lente . Às vezes, essa antena também é conhecida como antena de placa de metal E-plane.

Este tipo de antena não tem analogia dentro dos materiais ópticos comuns, por isso ocorre devido à velocidade de fase das ondas de rádio dentro dos guias de onda ser maior que a velocidade da luz. Como as partes sólidas da lente reduzem o comprimento do caminho, uma lente convergente como uma lente côncava focaliza as ondas de rádio e uma lente divergente como uma lente convexa é oposta às lentes ópticas comuns. Essas lentes são feitas com estruturas de placa E-plane e metamateriais de índice negativo.

Vantagens e desvantagens

O vantagens da antena de lente inclui o seguinte.

• Possui largura de feixe estreita, baixa temperatura de ruído, alto ganho e lóbulos laterais baixos.
• A estrutura dessas antenas é mais compacta.
• Estes são menos pesados ​​em comparação com refletores parabólicos e antenas tipo corneta.
• Tem melhor tolerância de design.
• O suporte de alimentação e alimentação nesta antena não obstrui a abertura.
• A viga pode ser movida angularmente em relação ao eixo.
• Ele fornece mais flexibilidade dentro da tolerância do projeto, portanto, é possível torcer dentro dessa antena.
• É utilizado para aplicações de frequência extremamente alta.

O Desvantagens das antenas de lente inclui o seguinte.

• As lentes são volumosas especialmente em frequências mais baixas.
• Complexidade dentro do projeto.
• Estes são caros para as mesmas especificações em comparação com os refletores.

Formulários

O aplicações de antenas de lente inclui o seguinte.

• Estes são adequados para frequência acima de 3 GHz.
• Usado como a antena de banda larga.
• Estes são usados ​​principalmente para aplicações de frequência de microondas.
• As propriedades convergentes desta antena podem ser usadas para desenvolver uma ampla variedade de antenas chamadas de antenas refletoras parabólicas, portanto, são amplamente utilizadas nas comunicações via satélite.
• Estes são utilizados como elementos de colimação dentro de sistemas de microondas de alto ganho, como radiotelescópios, ondas milimétricas radar e antenas de satélite.

Assim, este é uma visão geral das antenas de lente – trabalhando com aplicativos. Essas antenas chegaram principalmente para fornecer uma solução para proprietários e operadores de locais, fornecendo melhor conectividade móvel, mais fácil de implantar e mais barata. Aqui está uma pergunta para você, o que é uma antena de corneta?