Usmerjenost je temeljni parameter antene.To je merilo za vzorec sevanja usmerjene antene.Antena, ki seva enako v vse smeri, bo imela usmerjenost enako 1. (To je enakovredno nič decibelom -0 dB).
Funkcijo sferičnih koordinat lahko zapišemo kot normaliziran vzorec sevanja:
[Enačba 1]
Normalizirani vzorec sevanja ima enako obliko kot izvirni vzorec sevanja.Normalizirani vzorec sevanja se zmanjša za velikost tako, da je največja vrednost vzorca sevanja enaka 1. (Največja je enačba [1] za "F").Matematično je formula za usmerjenost (tip "D") zapisana kot:
To se morda zdi zapletena smerna enačba.Največjo vrednost pa imajo sevalni vzorci molekul.Imenovalec predstavlja povprečno sevano moč v vse smeri.Enačba je nato merilo največje sevane moči, deljene s povprečjem.To daje anteni usmerjenost.
Smerna paradigma
Kot primer razmislite o naslednjih dveh enačbah za vzorec sevanja dveh anten.
Antena 1
Antena 2
Ti vzorci sevanja so prikazani na sliki 1. Upoštevajte, da je način sevanja samo funkcija polarnega kota theta(θ). Vzorec sevanja ni funkcija azimuta.(Azimutni vzorec sevanja ostane nespremenjen).Sevalni vzorec prve antene je manj usmerjen kot sevalni vzorec druge antene.Zato pričakujemo, da bo usmerjenost manjša za prvo anteno.
slika 1. Diagram sevalnega vzorca antene.Ima visoko usmerjenost?
S formulo [1] lahko izračunamo, da ima antena večjo usmerjenost.Če želite preveriti svoje razumevanje, pomislite na sliko 1 in kaj je usmerjenost.Nato določite, katera antena ima višjo usmerjenost brez uporabe matematike.
Rezultati usmerjenega izračuna, uporabite formulo [1]:
Izračun usmerjene antene 1, 1,273 (1,05 dB).
Izračun usmerjene antene 2, 2,707 (4,32 dB).
Povečana usmerjenost pomeni bolj osredotočeno ali usmerjeno anteno.To pomeni, da ima 2-sprejemna antena 2,707-krat večjo usmerjeno moč svojega vrha kot vsesmerna antena.Antena 1 bo imela 1,273-krat večjo moč kot vsesmerna antena.Vsesmerne antene se uporabljajo kot običajna referenca, čeprav izotropne antene ne obstajajo.
Antene mobilnih telefonov morajo imeti nizko usmerjenost, saj lahko signali prihajajo iz katere koli smeri.V nasprotju s tem imajo satelitske antene visoko usmerjenost.Satelitski krožnik sprejema signale iz fiksne smeri.Na primer, če dobite satelitsko televizijsko anteno, vam bo podjetje povedalo, kam jo usmeriti, in antena bo prejela želeni signal.
Končali bomo s seznamom vrst anten in njihovo usmerjenostjo.To vam bo dalo predstavo o tem, kakšna usmerjenost je običajna.
Tip antene Tipična usmerjenost Tipična usmerjenost [decibel] (dB)
Kratka dipolna antena 1,5 1,76
Polvalovna dipolna antena 1,64 2,15
Patch (mikrtrakasta antena) 3,2-6,3 5-8
Rogova antena 10-100 10-20
Krožna antena 10-10.000 10-40
Kot kažejo zgornji podatki, je usmerjenost antene zelo različna.Zato je pri izbiri najboljše antene za vašo specifično aplikacijo pomembno razumeti usmerjenost.Če morate pošiljati ali sprejemati energijo iz več smeri v eno smer, morate oblikovati anteno z nizko usmerjenostjo.Primeri aplikacij za antene z nizko usmerjenostjo vključujejo avtoradie, mobilne telefone in računalniški brezžični dostop do interneta.Nasprotno, če izvajate daljinsko zaznavanje ali ciljni prenos moči, bo potrebna visoko usmerjena antena.Visoko usmerjene antene bodo povečale prenos moči iz želene smeri in zmanjšale signale iz neželenih smeri.
Recimo, da želimo anteno z nizko usmerjenostjo.Kako naj to naredimo?
Splošno pravilo antenske teorije je, da za nizko usmerjenost potrebujete električno majhno anteno.To pomeni, da če uporabljate anteno s skupno velikostjo 0,25 - 0,5 valovne dolžine, boste zmanjšali usmerjenost.Polvalovne dipolne antene ali antene s polvalovno dolžino imajo običajno usmerjenost manj kot 3 dB.To je tako nizko kot smer, ki jo lahko dobite v praksi.
Navsezadnje ne moremo izdelati anten, manjših od četrtine valovne dolžine, ne da bi zmanjšali učinkovitost antene in pasovno širino antene.O učinkovitosti antene in pasovni širini antene bomo razpravljali v naslednjih poglavjih.
Za anteno z visoko usmerjenostjo bomo potrebovali antene različnih velikosti valovnih dolžin.Na primer antene za satelitske krožnike in trobne antene imajo visoko usmerjenost.To je deloma zato, ker so dolgi veliko valovnih dolžin.
zakaj je toKonec koncev je razlog povezan z lastnostmi Fourierjeve transformacije.Ko vzamete Fourierjevo transformacijo kratkega impulza, dobite širok spekter.Ta analogija ni prisotna pri določanju sevalnega vzorca antene.Vzorec sevanja si lahko predstavljamo kot Fourierjevo transformacijo porazdelitve toka ali napetosti vzdolž antene.Zato imajo majhne antene široke vzorce sevanja (in nizko usmerjenost).Antene z veliko enakomerno porazdelitvijo napetosti ali toka Zelo usmerjeni vzorci (in visoka usmerjenost).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Spletna stran: www.rf-miso.com
Čas objave: Nov-07-2023
