Planární (ploché) antény

Plochá anténa

Plochá anténa pro pásmo 2,4GHz (nahoře) se srovnatelnou parabolickou anténou pro stejné pásmo (dole)

Pro příjem centimetrových vln se používají především parabolické antény. Ty však začínají být vytlačovány anténami plochými, které jsou pro strojovou výrobu méně pracné a mají menší rozměry. Z fyzikálních důvodů (především ztráty na vedení) nedokážeme u planárních antén dosáhnout zisk nad 38dB, proto nemohou nahradit paraboly s průměrem nad 60cm (v pásmu 10-12Ghz).

Principem planární antény je velké množství jednoduchých přijímacích prvků (dipólů, štěrbin, meandrů...) vytvořených na velkých rovinných deskách a propojených navzájem napájecím vedením s přizpůsobovacími členy. Počet prvků dosahuje několika set až tisíc (nad dva tisíce prvků přestává růst zisk antény vzhledem k ztrátám na propojovacím vedení). Vedení i anténní prvky se vyrábí převážně metodou plošných spojů i v několika vrstvách nad sebou. Vedení i antény jsou navrženy jako mikropásky.

Kromě mikropáskových antén se používá i rozvod vlnovodem, kdy je vlnovod vytvořen mezerou a přepážkami mezi dvěmi vodivými deskami. V přední desce jsou pak vyleptány štěrbiny, kterými elektromagnetické záření vystupuje do prostoru.

Několik typů a provedení mikropáskových antén

Anténa se širokými štěrbinami

Štěrbinová anténa

Je složena ze tří vodivých vrstev. V první vrstvě jsou vytvořeny štěrbiny o vhodných rozměrech (vzdálenost, orientace, poměr stran). V druhé vrstvě se nachází mikropáskové vedení, které se rozvětvuje k jednotlivým štěrbinám. Na štěrbiny je přenášena energie z mikropásků pomocí kapacitní vazby. Poslední vrstvou je stínící vodivá deska, která s druhou vrstvou vytváří mikropáskové vedení a zároveň působí jako reflektor, který soustřeďuje vyzařování ze štěrbin vpřed. Základní jednotkou antény je čtveřice prvků.

Anténa s postupnou vlnou a dipóly

Postupná řada s dipóly

Základem je řada plošných dipólů připojených na mikropáskové vedení. Toto vedení s dipóly je vyleptáno na jedné straně plošného spoje, druhá strana působí jako stínící. Součástí mikropáskových vedení je rozvětvení s přizpůsobovacími členy, které zajišťují konstantní fázové posuvy v jednotlivých větvích antény.

Anténa s postupnou vlnou a meandry

Postupná řada s meandry

Pokud na mikropáskovém vedení vytvoříme ostrý ohyb, dojde ve zlomu k vyzařování elektromagnetického záření. Změnou geometrických rozměrů meandru (poměr délek stran) můžeme vyrobit anténu pro lineárně nebo kruhově polarizované záření. Meandrové řady musí být zakončeny jmenovitými odpory. Meandry jsou vyleptány na jedné straně dvouvrstvého plošného spoje, druhá strana slouží jako stínící.

Anténa s čtvercovými flíčky

anténa s flíčky

Pokud vytvoříme mikropáskový flíček, dojde na něm k vyzařování energie. Typ polarizace (lineární - kruhová) určuje umístění napájecího vedení. U těchto antén se opakuje motiv čtveřice flíčků. Napájecí vedení zabírá větší plochu než u předchozích typů, ale anténa je širokopásmovější. V uvedeném zapojení vyzařují flíčky kruhovou polarizaci. Flíčky jsou vyleptány na horní straně dvouvrstvé desky, na spodní straně je pod flíčkem vyleptána mezera (mírně přesahující přes flíček). Pod deskou s flíčky je ve vhodné vzdálenosti umístěna další vodivá deska, která slouží jako reflektor.

Anténa s plochými skládanými dipóly

Skládané dipóly

Základním prvkem je plochý skládaný dipól vytvořený na jedné straně dvouvrstvého kuprextitu. Na druhé straně je mikropáskové vedení s napáječi. Přenos energie z napáječů na dipóly je pomocí kapacitní vazby. Pod touto deskou je umístěna další vodivá deska která slouží jako reflektor pro dipóly. Základem antény je šestnáctiprvkový modul.

Přehled planárních antén


SOUEaEaU Vejprnická 56 Plzeň (c) 2002