Antennae aperturae sunt classis antennarum magni momenti, late in systematibus microundarum, undarum millimetricarum, radarum, communicationis, et mensurae antennarum adhibitae. Dissimiles antennis filaribus, quae praecipue per currentes per elementa conductiva fluentes radiant, antennae aperturae energiam electromagneticam per foramen vel aperturam radiant.
Exemplum commune est dux undarum apertus. Cum undae electromagneticae per ductorem undarum transeunt et extremum apertum attingunt, pars energiae ductae in spatium liberum radiatur. Geometriam aperturae, distributionem campi, et structuram circumdantem moderando, ingeniarii impedantiae adaptationem, directivitatem, amplificationem, et proprietates radiationis ulterius emendare possunt.
Antennae communes aperturae generis includuntantennae undarum ductae apertae,antennae cornuaeet antennae fissuraeArticulus originalis referentiae etiam has tres structuras sub antennis aperturae in gregem vocat.
1. Quid est antenna aperturae?
In arte antennarum, apertura considerari potest foramen per quod campi electromagnetici ex structura directa in spatium liberum coiuntur.
Dux undarum ad energiam electromagneticam coercendam et dirigendam destinatur. Si ductor undarum pariete conductivo terminatur, energia coercita manet vel reflectitur secundum condiciones terminationis. Cum autem ductor undarum aperitur, campus electromagneticus ad aperturam in spatium liberum radiare potest.
Apertura igitur ut regio transitionis inter modum electromagneticum directum et undam electromagneticam radiatam agit.
Verae proprietates radiationis a pluribus factoribus pendent, inter quos:
- Dimensiones et forma aperturae
- Undae undae operativae
- Modus ductus undarum
- Distributio campi electrici et magnetici
- Flange vel structura conductiva circumdans
- Adaptatio impedantiae ad aperturam
Investigatio in ducibus undarum rectangularibus apertis ostendit et campos aperturae et diffractionem ex marginibus circumdantes flangarum ad campum radiatum resultantem conferre posse.
Figura 1. Exemplum structurae rectangularis ductus undarum ad radiationem aperturae illustrandam adhibitae.
2. Quomodo dux undarum apertus radiat?
Cum modus ductus undarum propagans aperturam apertam attingit, condiciones limites electromagneticae subito mutantur. Campi iam non omnino a parietibus conductoribus circumscribuntur, quod partem energiae electromagneticae in spatium liberum radiare permittit.
Simul, transitus a ductore undarum ad spatium liberum plerumque non perfecte congruit. Quaedam igitur energia in ductorem undarum reflecti potest.
Haec relatio interradiatio et reflexiopars magni momenti est designii antennae aperturae.
Simplex dux undarum apertus antennae munere fungi potest, sed eius efficacia radiationis, adaptatio impedantiae, amplificatio, et proprietates fasciculi fortasse non sunt optimae pro omni applicatione. Ingeniarii geometriam aperturae modificare possunt ut meliorem efficaciam consequantur. Unum ex exemplis notissimis est...antenna cornua, in quo dux undarum paulatim versus aperturam expandit.
3. Frequentia Operationis Antennarum Aperturae
Non est una universalis frequentiae amplitudo operativa pro omnibus antennis aperturae.
Ambitus frequentiarum utilis antennae aperturae fundatae in ductore undarum imprimis determinatur aDimensiones ducis undarum, genus ducis undarum, modi propagationis sustentati, et frequentiae abscissionis.
Quapropter magnitudines diversae ducum undarum normatae pro diversis fasciis frequentiae microundarum et undarum millimetricarum adhibentur.
Hoc imprimis magni momenti est in systematibus radiophonicis altae frequentiae. Cum frequentia crescit et longitudo undae brevior fit, dimensiones ducis undae et aperturae etiam minores fiunt, quod permittit ut antennae aperturae efficaciter in systematibus microundarum, undarum millimetricarum, et etiam sub-THz adhibeantur.
4. Forma Radiationis Antennae Aperturae
Forma radiationis antennae aperturae valde pendet a magnitudine aperturae, distributione campi, modo operandi, longitudine undae, et structura circumdante.
Dux undarum apertus plerumque fasciculum relative latum producit, sed non statim ut antenna omnidirectionalis describi debet. Eius proprietates radiationis plani E et plani H a distributione campi electromagnetici super aperturam determinantur.
Limbum circumdans etiam figuram radiationis resultantem afficere potest, quia campi ab eius marginibus diffractionis ad campum radiatum totum conferunt. Studia analytica moderna et radiationem aperturae et diffractionem limbum-marginem explicite considerant cum modum campi longinqui computant.
Augmentatio magnitudinis aperturae effectivae plerumque maiorem directivitatem et fasciculum principalem angustiorem praebere potest, quae est una de causis cur antennae cornutae et structurae aperturae maioris vulgo adhibeantur cum maior amplificatio requiritur.
Forma Radiationis Non-Directiva
5. Genera Praecipua Antennarum Aperturae
Antenna Undarum Ductoris Aperta
Ductor undarum apertus est unus e simplicissimis radiatoribus aperturae. Structura eius compacta et compatibilitas directa cum systematibus ductorum undarum eum utilem reddunt in laboratoriis microundarum et undarum millimetricarum, mensuris antennarum, specillis, alimentationibus, et aliis systematibus RF.
Antenna Cornua
Antenna cornea tamquam dux undarum considerari potest, cuius sectio transversalis gradatim versus aperturam radiantem expandit. Haec transitio gradatim transformationem ab undis directis ad radiationem spatii liberi emendat et meliorem impedantiae adaptationem, maiorem amplificationem, et formas radiationis magis moderatas praebere potest.
Antennae cornutae late in mensura antennarum, probatione compatibilitatis electromagneticae (EMC), radar, systematibus communicationis, systematibus pascendi, et applicationibus undarum millimetricarum adhibentur.
Antenna fissurae
Antenna fissurae (vel fissura) foramen vel fissuram in superficiem conductivam incisam ad energiam electromagneticam radiandam utitur. Pro geometria fissurae, excitatione, et structura circumdante, antennae fissurae singillatim vel in series coniungi possunt.
Late in systematibus microundarum adhibentur ubi structurae humilis profili, integratio, vel configurationes ordinum requiruntur.
6. Antennae Aperturae in Arte Radiophonica et Micro-undarum
Quia antennae aperturae naturaliter cum structuris transmissionis undarum integrantur, praecipue magni momenti sunt ad frequentias microundarum et undarum millimetricarum.
Applicationes typicae includunt:
- Mensura amplificationis antennae et formae radiationis
- Probationes EMC et EMI
- Systema radarica
- Communicatio per microundas et undas millimetricas
- Systema antennarum alimentandarum
- Mensura laboratorium radiofrequentiae
- Transmissio et receptio directionalis
- Systema probationis et calibrationis
Ingeniariis antennarum, eligenda antenna aperturae idoneae plus quam sola frequentia consideranda requirit. Parametri ut amplificatio, latitudo fasciculi, polarizatio, VSWR, magnitudo ductus undae, genus flangis, tractatio potentiae, et dimensiones mechanicae omnes actionem systematis afficere possunt.
Conclusio
Antennae aperturae modum efficientem praebent ad energiam electromagneticam directam in radiationem spatii liberi transformandam, ita ut eas categoriam antennarum fundamentalem in arte microundarum et undarum millimetricarum faciant.
A simplicibus ducibus undarum apertis ad structuras cornuum et fissurarum optimizatas, antennae aperturae pro variis combinationibus amplificationis, latitudinis fasciculi, polarizationis, ambitus frequentiae, et requisitorum integrationis systematis designari possunt.
Intellegere igitur quomodo magnitudo aperturae, distributio campi electromagnetici, modi ducum undarum, et structurae circumstantes actionem radiationis afficiant essentiale est cum antennae ad probationes RF, communicationem, radar, et systemata mensurae seliguntur vel designantur.
Tempus publicationis: XIV Augusti, MMXXVI
