Ez a fejezet bemutatja a vezeték nélküli kommunikáció alapvető paramétereit, azzal a céllal, hogy jobban megértsük az antennák szerepét a kommunikációs rendszerekben. A vezeték nélküli kommunikáció elektromágneses hullámok formájában zajlik, ezért elengedhetetlen a hullámok terjedési jellemzőinek megértése.
Ebben a fejezetben a következő paramétereket fogjuk tárgyalni:
•Frekvencia
•Hullámhossz
• Impedancia illesztés
• VSWR és visszavert teljesítmény
•Sávszélesség
• Százalékos sávszélesség
•Sugárzási intenzitás
Most pedig nézzük meg őket részletesen.
Frekvencia:
A standard definíció szerint a frekvencia egy hullám ismétlődéseinek száma egységnyi idő alatt. Egyszerűen fogalmazva, a frekvencia azt írja le, hogy egy esemény milyen gyakran következik be. Egy periodikus hullám T másodpercenként (egy periódus) ismétlődik, és a frekvenciája a T időtartam reciproka.
Matematikailag ez a következőképpen néz ki:
$$f = \frac{1}{T}$$
•F egy periodikus hullám frekvenciáját jelöli, míg
•T az egy teljes ciklus befejezéséhez szükséges idő.
A frekvenciát hertzben mérik, rövidítve Hz-ként.
A fenti ábra egy szinuszhullámot szemléltet, amely a feszültséget (mV-ban) ábrázolja az idő (ms) függvényében. Ez a hullámforma 2t milliszekundumként ismétlődik; ezért a periódusideje T = 2t ms, a frekvenciája pedig f = 1/(2t) kHz.
Hullámhossz:
A standard definíció szerint két egymást követő csúcs vagy két egymást követő mélypont közötti távolságot hullámhossznak nevezzük.
Egyszerűen fogalmazva, a hullámhossz két szomszédos pozitív csúcs vagy két szomszédos negatív csúcs közötti távolság. Az alábbi ábra egy periodikus hullámformát mutat, amelyen a hullámhossz (λ) és az amplitúdó jelölve van. Minél nagyobb a frekvencia, annál rövidebb a hullámhossz, és fordítva.
A hullámhossz kiszámításának képlete a következő:
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
•λ a hullámhosszt jelöli
•C a fénysebesség (3 dollár szorozva 10^8 méter másodpercenként)
•F a frekvencia
A λ hullámhosszt hosszúságegységekben, például méterben, lábban vagy hüvelykben fejezik ki. A leggyakrabban használt mértékegység a méter.
Impedancia illesztés:
A szabványos definíció szerint impedanciaillesztésről akkor beszélünk, amikor az adó impedanciája megközelítőleg megegyezik a vevő impedanciájával.
Az antenna és az áramkör között impedanciaillesztésre van szükség. Az antenna, a távvezeték és az áramkör impedanciáit össze kell hangolni, hogy maximális teljesítményátvitelt érjünk el az antenna és a vevő vagy adó között.
Az illesztés szükségessége
A rezonáns eszközök bizonyos keskenysávú frekvenciákon belül képesek optimális kimeneti teljesítményt leadni. Rezonáns eszközként egy antenna jobb kimeneti teljesítményt érhet el, ha az impedanciája megfelelően van illesztve.
• Amikor az antenna impedanciája megegyezik a szabad tér impedanciájával, az antenna által kisugárzott teljesítmény hatékonyan továbbítódik
• Egy vevőantenna kimeneti impedanciájának meg kell egyeznie a vevőerősítő áramkörének bemeneti impedanciájával
• Egy adóantenna bemeneti impedanciájának meg kell egyeznie az adóerősítő kimeneti impedanciájával, valamint az átviteli vonal karakterisztikus impedanciájával.
Az impedanciát ohmban mérjük, amit Z szimbólummal jelölünk.
VSWR és visszavert teljesítmény:
A szabványos definíció szerint az állóhullámban a maximális és a minimális feszültség arányát állóhullám-feszültség aránynak (VSWR) nevezzük.
Amikor az antenna, a távvezeték és az áramkör impedanciái eltérnek egymástól, a teljesítmény nem sugározható ki hatékonyan; ehelyett a teljesítmény egy része visszaverődik.
A főbb jellemzők a következők: —
• Az impedancia-eltérés mértékét jelző paramétert feszültség-állóhullám-aránynak (VSWR) nevezik.
• A VSWR a Voltage Standing Wave Ratio rövidítése, és gyakran SWR-ként is emlegetik.
• Minél nagyobb az impedanciaeltérés, annál nagyobb a VSWR érték
• A hatékony sugárzás eléréséhez az ideális VSWR érték 1:1
• A visszavert teljesítmény az előremenő teljesítmény kárba vész részét jelenti. A visszavert teljesítmény és a VSWR lényegében ugyanazt a fizikai jelenséget írják le különböző nézőpontokból.
Sávszélesség:
A szabványos definíció szerint egy adott kommunikációhoz lefoglalt hullámhosszon belüli frekvenciasávot sávszélességnek nevezzük.
Amikor egy jelet továbbítanak vagy fogadnak, az egy bizonyos frekvenciatartományon belül működik. Ez a specifikus frekvenciatartomány egy adott jelhez van hozzárendelve, hogy megakadályozza a más jelek által okozott interferenciát az átvitel során.
• A sávszélesség a jelátvitel magas és alacsony frekvenciahatárai közötti frekvenciatartományra utal.
• Miután a sávszélességet lefoglalták, mások nem használhatják fel
• A teljes spektrum sávszélesség-szegmensekre van osztva, amelyek mindegyike más-más adóhoz van rendelve
Az imént tárgyalt sávszélességet abszolút sávszélességnek is nevezhetjük.
Százalékos sávszélesség：
A standard definíció szerint az abszolút sávszélesség és a középfrekvenciája arányát százalékos sávszélességnek nevezzük.
Egy sávon belüli frekvenciát, amelyen a jel erőssége eléri a maximumát, rezonanciafrekvenciának nevezzük, más néven a sáv középfrekvenciájának, jelölése fC.
• A sáv magasabb és alacsonyabb frekvenciáit fH-val, illetve fL-lel jelöljük.
• Az abszolút sávszélességet az fH − fL adja meg.
• Egy frekvenciasáv szélességének felméréséhez ki kell számítani a tört sávszélességét vagy százalékos sávszélességét.
A százalékos sávszélesség kiszámítása azt a frekvenciaváltozási tartományt méri, amelyet egy komponens vagy rendszer képes kezelni.
•fH a magasabb frekvenciát jelöli
•fL az alacsonyabb frekvenciát jelöli
•fc a középfrekvenciát jelöli
Minél nagyobb a sávszélesség százalékos értéke, annál szélesebb a csatorna sávszélessége.
Sugárzási intenzitás:
A sugárzási intenzitást a térszög egységére kisugárzott teljesítményként definiáljuk.
Egy antenna bizonyos irányokban intenzívebben sugároz, ezek a irányok felelnek meg a maximális sugárzási intenzitásának. A sugárzás maximális lehetséges tartományát a sugárzási intenzitás jellemzi.
Matematikai kifejezés
A sugárzási intenzitást a kisugárzott teljesítménysűrűség és a radiális távolság négyzetének szorzatával kapjuk meg:
Ahol U a sugárzási intenzitás, r a radiális távolság, és （Wrad） a kisugárzott teljesítménysűrűség.
•U a sugárzás intenzitását jelöli
•r a radiális távolságot jelöli
• A Wrad a kisugárzott teljesítménysűrűséget jelöli
A fenti egyenlet az antenna sugárzási intenzitását fejezi ki. A radiális távolságot néha Φ-vel jelölik.
A sugárzási intenzitás mértékegysége watt per szteradián (W/sr), vagy watt per négyzetradián (W/rad²).
Az antennákról bővebben itt olvashat:
Közzététel ideje: 2026. márc. 26.
