Az irányítottság az antenna alapvető paramétere.Ez az irányított antenna sugárzási mintázatának mértéke.Egy minden irányban egyformán sugárzó antenna irányítottsága 1 lesz. (Ez nulla decibel -0 dB-nek felel meg).
A gömbkoordináták függvénye normalizált sugárzási mintázatként írható fel:
[1. egyenlet]
A normalizált sugárzási minta alakja megegyezik az eredeti sugárzási mintával.A normalizált sugárzási mintát olyan nagysággal csökkentjük, hogy a sugárzási mintázat maximális értéke 1 legyen. (A legnagyobb az "F" [1] egyenlete).Matematikailag az irányultság képlete ("D" típus) a következőképpen írható:
Ez bonyolult irányegyenletnek tűnhet.A legnagyobb értékű azonban a molekulák sugárzási mintázata.A nevező a minden irányban kisugárzott átlagos teljesítményt jelenti.Az egyenlet ekkor a kisugárzott csúcsteljesítmény mértéke osztva az átlaggal.Ez adja az antenna irányíthatóságát.
Irányparadigma
Példaként tekintsük a következő két egyenletet két antenna sugárzási mintájára.
Antenna 1
2. antenna
Ezeket a sugárzási mintákat az 1. ábra ábrázolja. Kérjük, vegye figyelembe, hogy a sugárzási mód csak a théta(θ) poláris szög függvénye. A sugárzási mintázat nem az azimut függvénye.(Az azimutális sugárzási mintázat változatlan marad).Az első antenna sugárzási mintája kevésbé irányított, mint a második antenna sugárzási mintája.Ezért azt várjuk, hogy az első antenna irányítottsága alacsonyabb lesz.
1. ábra Egy antenna sugárzási mintázata.Magas az irányítottsága?
Az [1] képlet segítségével kiszámíthatjuk, hogy az antenna irányítottsága nagyobb.Annak ellenőrzéséhez, hogy megértette-e, gondolja át az 1. ábrát és azt, hogy mi az irányultság.Ezután matematika nélkül határozza meg, hogy melyik antenna irányítottsága nagyobb.
Irányszámítási eredmények, használja az [1] képletet:
Az 1. irányított antenna számítása, 1,273 (1,05 dB).
A 2. irányított antenna számítása, 2,707 (4,32 dB).
A megnövelt irányíthatóság jobban fókuszált vagy irányított antennát jelent.Ez azt jelenti, hogy egy 2-vevő antenna 2,707-szer akkora irányított teljesítményű, mint a csúcs, mint egy körsugárzó antenna.Az 1-es antenna 1,273-szor akkora teljesítményt kap, mint egy körsugárzó antenna.Az omnidirekcionális antennákat általános referenciaként használják, bár izotróp antennák nem léteznek.
A mobiltelefon-antennáknak alacsony irányúnak kell lenniük, mert a jelek bármilyen irányból érkezhetnek.Ezzel szemben a parabolaantennák nagy irányíthatósággal rendelkeznek.A parabolaantenna rögzített irányból veszi a jeleket.Például, ha beszerez egy műholdas TV antennát, a cég megmondja, hova kell azt beállítani, és az antenna megkapja a kívánt jelet.
Az antennatípusok és azok irányíthatóságának felsorolásával zárjuk.Ez képet ad arról, hogy mi a gyakori irányultság.
Antenna típusa Tipikus irányíthatóság Tipikus irányítottság [decibel] (dB)
Rövid dipólus antenna 1,5 1,76
Félhullámú dipólus antenna 1,64 2,15
Patch (mikroszalagos antenna) 3,2-6,3 5-8
Kürtantenna 10-100 10-20
Tányérantenna 10-10.000 10-40
Ahogy a fenti adatok is mutatják, az antenna irányíthatósága nagyon változó.Ezért fontos megérteni az irányt, amikor kiválasztja a legjobb antennát az adott alkalmazáshoz.Ha több irányból kell energiát küldenie vagy fogadnia egy irányba, akkor alacsony irányítottságú antennát kell terveznie.Az alacsony irányítottságú antennák alkalmazásai közé tartoznak például az autórádiók, a mobiltelefonok és a számítógépes vezeték nélküli internet-hozzáférés.Ezzel szemben, ha távérzékelést vagy célzott energiaátvitelt végez, akkor erősen irányított antennára lesz szükség.Az erősen irányított antennák maximalizálják a kívánt irányból érkező energiaátvitelt, és csökkentik a nem kívánt irányokból érkező jeleket.
Tegyük fel, hogy alacsony irányítottságú antennát akarunk.Hogyan csináljuk ezt?
Az antennaelmélet általános szabálya az, hogy elektromosan kis méretű antennára van szükség az alacsony irányítottság előállításához.Vagyis ha 0,25 - 0,5 hullámhosszú antennát használ, akkor minimálisra csökkenti az irányítottságot.A félhullámú dipólantennák vagy a félhullámhosszúságú résantennák általában 3 dB-nél kisebb irányítottsággal rendelkeznek.Ez olyan alacsony, mint a gyakorlatban elérhetõ irányultság.
Végső soron nem készíthetünk negyed hullámhossznál kisebb antennákat anélkül, hogy ne csökkentené az antenna hatékonyságát és az antenna sávszélességét.Az antenna hatékonyságáról és az antenna sávszélességéről a következő fejezetekben lesz szó.
Egy nagy irányítottságú antennához sok hullámhosszúságú antennára lesz szükségünk.Például a parabolaantennák és a kürtantennák nagy irányítottsággal rendelkeznek.Ennek részben az az oka, hogy sok hullámhosszúak.
miert van az?Végső soron az ok a Fourier-transzformáció tulajdonságaihoz kapcsolódik.Ha egy rövid impulzus Fourier-transzformációját vesszük, széles spektrumot kapunk.Ez az analógia nincs jelen az antenna sugárzási mintázatának meghatározásában.A sugárzási mintázat az áram vagy feszültség antenna mentén történő eloszlásának Fourier-transzformációjaként fogható fel.Ezért a kis antennák széles sugárzási mintázattal rendelkeznek (és alacsony az irányíthatóságuk).Nagy egyenletes feszültség- vagy árameloszlású antennák Nagyon iránymintázatok (és nagy irányítottság).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon:0086-028-82695327
Weboldal: www.rf-miso.com
Feladás időpontja: 2023.11.07
