Usmjerenost je temeljni parametar antene. To je mjera dijagrama zračenja usmjerene antene. Antena koja jednako zrači u svim smjerovima imat će usmjerenost jednaku 1. (To je ekvivalentno nula decibela -0 dB).
Funkcija sfernih koordinata može se zapisati kao normalizirani dijagram zračenja:
[Jednadžba 1]
Normalizirani dijagram zračenja ima isti oblik kao i izvorni dijagram zračenja. Normalizirani dijagram zračenja smanjuje se za veličinu tako da je maksimalna vrijednost dijagrama zračenja jednaka 1. (Najveća je jednadžba [1] od "F"). Matematički, formula za usmjerenost (tip "D") piše se kao:
Ovo se može činiti kao komplicirana jednadžba usmjerenosti. Međutim, dijagrami 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 usmjerenost antene.
Usmjerena paradigma
Kao primjer, razmotrimo sljedeće dvije jednadžbe za dijagram zračenja dviju antena.
Antena 1
Antena 2
Ovi dijagrami zračenja prikazani su na slici 1. Imajte na umu da je način zračenja samo funkcija polarnog kuta theta(θ). Dijagram zračenja nije funkcija azimuta. (Azimutalni dijagram 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 dijagrama zračenja antene. Ima li visoku usmjerenost?
Pomoću formule [1] možemo izračunati da antena ima veću usmjerenost. Kako biste provjerili svoje razumijevanje, razmislite o slici 1 i što je usmjerenost. Zatim odredite koja antena ima veću usmjerenost bez korištenja ikakve matematike.
Rezultati smjernog izračuna, koristite formulu [1]:
Izračun usmjerene antene 1, 1,273 (1,05 dB).
Izračun usmjerene antene 2, 2,707 (4,32 dB).
Povećana usmjerenost znači fokusiraniju ili usmjereniju antenu. To znači da antena s 2 prijemnika ima 2,707 puta veću usmjerenu snagu od svog vrha u odnosu na omnidirekcionalnu antenu. Antena 1 će dobiti 1,273 puta veću snagu od omnidirekcionalne antene. Omnidirekcionalne antene se koriste kao zajednička referenca iako ne postoje izotropne antene.
Antene za mobitele trebaju 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 nabavite satelitsku TV antenu, tvrtka će vam reći kamo je usmjeriti i antena će primiti željeni signal.
Završit ćemo s popisom vrsta antena i njihove usmjerenosti. To će vam dati ideju o tome koja je usmjerenost uobičajena.
Tip antene Tipična usmjerenost Tipična usmjerenost [decibel] (dB)
Kratka dipolna antena 1,5 1,76
Poluvalna dipolna antena 1,64 2,15
Patch (mikrotrakasta antena) 3,2-6,3 5-8
Rožna antena 10-100 10-20
Satenska 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, tada biste trebali dizajnirati antenu s niskom usmjerenošću. Primjeri primjene antena s niskom usmjerenošću uključuju auto-radio uređaje, mobitele i bežični pristup internetu na računalima. Suprotno tome, ako radite daljinsko istraživanje ili ciljani prijenos energije, tada će biti potrebna visoko usmjerena antena. Visoko usmjerene antene će maksimizirati prijenos energije iz željenog smjera i smanjiti signale iz neželjenih smjerova.
Pretpostavimo da želimo antenu niske usmjerenosti. Kako to možemo učiniti?
Opće pravilo teorije antena je da vam je potrebna električno mala antena za postizanje niske usmjerenosti. To jest, ako koristite antenu ukupne veličine od 0,25 - 0,5 valne duljine, tada ćete smanjiti usmjerenost. Dipolne antene s pola valne duljine ili antene s prorezom s pola valne duljine obično imaju usmjerenost manju od 3 dB. To je najniža usmjerenost koju možete postići u praksi.
U konačnici, ne možemo napraviti antene manje od četvrtine valne duljine bez smanjenja učinkovitosti antene i propusnosti antene. Učinkovitost antene i propusnost antene bit će raspravljene u budućim poglavljima.
Za antenu s visokom usmjerenošću, trebat će nam antene različitih veličina valnih duljina. Kao što su satelitske antene i rog antene imaju visoku usmjerenost. To je dijelom zato što su različitih valnih duljina.
Zašto je to tako? U konačnici, razlog ima veze sa svojstvima Fourierove transformacije. Kada uzmete Fourierovu transformaciju kratkog impulsa, dobivate široki spektar. Ova analogija nije prisutna pri određivanju dijagrama zračenja antene. Dijagram zračenja može se smatrati Fourierovom transformacijom raspodjele struje ili napona duž antene. Stoga male antene imaju široke dijagrame zračenja (i nisku usmjerenost). Antene s velikom ujednačenom 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: 07.11.2023.
