Usmjerenost je temeljni parametar antene. Ovo je mjera dijagrama zračenja usmjerene antene. Antena koja zrači jednako u svim smjerovima imat će usmjerenost jednaku 1. (Ovo je ekvivalentno nula decibela -0 dB).
Funkcija sfernih koordinata može se napisati kao normalizirani uzorak zračenja:
[Jednadžba 1]
Normalizirani uzorak zračenja ima isti oblik kao izvorni uzorak zračenja. Normalizirani uzorak zračenja smanjuje se za veličinu tako da je najveća vrijednost uzorka zračenja jednaka 1. (Najveća je jednadžba [1] od "F"). Matematički, formula za usmjerenost (tip "D") napisana je kao:
Ovo se može činiti kao komplicirana jednadžba usmjerenja. Međutim, uzorci zračenja molekula su od najveće vrijednosti. Nazivnik predstavlja prosječnu snagu zračenja u svim smjerovima. Jednadžba je tada mjera vršne snage zračenja podijeljene s prosjekom. To daje anteni usmjerenost.
Usmjerena paradigma
Kao primjer, razmotrite sljedeće dvije jednadžbe za dijagram zračenja dviju antena.
Antena 1
Antena 2
Ovi uzorci zračenja ucrtani su na slici 1. Imajte na umu da je način zračenja samo funkcija polarnog kuta theta(θ). Obrazac zračenja nije funkcija azimuta. (Azimutalni uzorak zračenja ostaje nepromijenjen). Dijagram zračenja prve antene je manje usmjeren od dijagrama zračenja druge antene. Stoga očekujemo da će usmjerenost biti niža za prvu antenu.
slika 1. Dijagram uzorka zračenja antene. Ima visoku usmjerenost?
Koristeći formulu [1], možemo izračunati da antena ima veću usmjerenost. Kako biste provjerili svoje razumijevanje, razmislite o slici 1 i o tome što je usmjerenost. Zatim odredite koja antena ima veću usmjerenost bez korištenja matematike.
Rezultati proračuna smjera, koristite formulu [1]:
Izračun usmjerene antene 1, 1,273 (1,05 dB).
Izračun usmjerene antene 2, 2,707 (4,32 dB).
Povećana usmjerenost znači više fokusiranu ili usmjerenu antenu. To znači da 2-prijamna antena ima 2,707 puta veću usmjerenu snagu od svoje vršne snage od višesmjerne antene. Antena 1 će dobiti 1,273 puta veću snagu od višesmjerne antene. Višesmjerne antene koriste se kao uobičajena referenca iako ne postoje izotropne antene.
Antene za mobitele trebale bi imati nisku usmjerenost jer signali mogu dolaziti iz bilo kojeg smjera. Nasuprot tome, satelitske antene imaju visoku usmjerenost. Satelitska antena prima signale iz fiksnog smjera. Na primjer, ako dobijete satelitsku TV antenu, tvrtka će vam reći kamo je usmjeriti i antena će primiti željeni signal.
Završit ćemo s popisom tipova antena i njihovom usmjerenošću. To će vam dati ideju o tome koja je usmjerenost uobičajena.
Vrsta antene Tipična usmjerenost Tipična usmjerenost [decibel] (dB)
Kratka dipolna antena 1,5 1,76
Poluvalna dipolna antena 1,64 2,15
Patch (mikrostrakasta antena) 3,2-6,3 5-8
Horna antena 10-100 10-20
Pločasta antena 10-10.000 10-40
Kao što gornji podaci pokazuju, usmjerenost antene uvelike varira. Stoga je važno razumjeti usmjerenost pri odabiru najbolje antene za vašu specifičnu primjenu. Ako trebate slati ili primati energiju iz više smjerova u jednom smjeru, trebali biste dizajnirati antenu niske usmjerenosti. Primjeri aplikacija za antene niske usmjerenosti uključuju radio u automobilima, mobilne telefone i bežični pristup internetu na računalu. Nasuprot tome, ako radite daljinsko očitavanje ili ciljani prijenos energije, bit će potrebna visoko usmjerena antena. Visoko usmjerene antene maksimizirat će prijenos snage iz željenog smjera i smanjiti signale iz neželjenih smjerova.
Pretpostavimo da želimo antenu niske usmjerenosti. Kako ćemo to učiniti?
Opće pravilo teorije antena je da vam je potrebna električki mala antena za proizvodnju niske usmjerenosti. To jest, ako koristite antenu ukupne veličine 0,25 - 0,5 valne duljine, minimizirat ćete usmjerenost. Poluvalne dipolne antene ili antene s prorezima poluvalne duljine obično imaju usmjerenost manju od 3 dB. To je nisko kao smjer koji možete dobiti u praksi.
U konačnici, ne možemo napraviti antene manje od četvrtine valne duljine bez smanjenja učinkovitosti antene i širine pojasa antene. O učinkovitosti antene i propusnosti antene raspravljat ćemo u narednim poglavljima.
Za antenu visoke usmjerenosti trebat će nam antene različitih veličina valnih duljina. Kao što su antene za satelitsku antenu i antene-trube imaju visoku usmjerenost. To je djelomično zato što su dugi mnogo valnih duljina.
zašto je to U konačnici, razlog ima veze sa svojstvima Fourierove transformacije. Kad uzmete Fourierovu transformaciju kratkog pulsa, dobit ćete široki spektar. Ova analogija nije prisutna u određivanju dijagrama zračenja antene. Uzorak zračenja može se zamisliti kao Fourierova transformacija distribucije struje ili napona duž antene. Stoga male antene imaju širok dijagram zračenja (i nisku usmjerenost). Antene s velikom ravnomjernom raspodjelom napona ili struje Vrlo usmjereni dijagrami (i visoka usmjerenost).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon:0086-028-82695327
Web stranica: www.rf-miso.com
Vrijeme objave: 7. studenog 2023
