Smerovosť je základným parametrom antény. Toto je miera vyžarovania smerovej antény. Anténa, ktorá vyžaruje rovnako vo všetkých smeroch, bude mať smerovosť rovnajúcu sa 1. (Toto zodpovedá nule decibelov -0 dB).
Funkciu sférických súradníc možno zapísať ako normalizovaný model žiarenia:
[Rovnica 1]
Normalizovaný diagram žiarenia má rovnaký tvar ako pôvodný diagram žiarenia. Normalizovaný diagram žiarenia je redukovaný o veľkosť tak, že maximálna hodnota diagramu žiarenia je rovná 1. (Najväčšia je rovnica [1] pre "F"). Matematicky je vzorec pre smerovosť (typ "D") napísaný ako:
Môže sa to zdať ako komplikovaná smerová rovnica. Najväčšiu hodnotu však majú vyžarovacie vzory molekúl. Menovateľ predstavuje priemerný výkon vyžiarený vo všetkých smeroch. Rovnica je potom mierou maximálneho vyžiareného výkonu vydeleného priemerom. To dáva anténe smerovosť.
Smerová paradigma
Ako príklad zvážte nasledujúce dve rovnice pre vyžarovací diagram dvoch antén.
Anténa 1
Anténa 2
Tieto vzory žiarenia sú znázornené na obrázku 1. Upozorňujeme, že režim žiarenia je len funkciou polárneho uhla theta (θ) Vzor žiarenia nie je funkciou azimutu. (Azimutálny diagram žiarenia zostáva nezmenený). Vyžarovací diagram prvej antény je menej smerový ako vyžarovací diagram druhej antény. Preto očakávame, že smerovosť bude pre prvú anténu nižšia.
obrázok 1. Schéma vyžarovacieho diagramu antény. Má vysokú smerovosť?
Pomocou vzorca [1] môžeme vypočítať, že anténa má vyššiu smerovosť. Aby ste si overili svoje pochopenie, zamyslite sa nad obrázkom 1 a nad tým, čo je smerovosť. Potom určte, ktorá anténa má vyššiu smerovosť bez použitia akejkoľvek matematiky.
Výsledky smerového výpočtu použite vzorec [1]:
Výpočet smerovej antény 1, 1,273 (1,05 dB).
Výpočet smerovej antény 2, 2,707 (4,32 dB).
Zvýšená smerovosť znamená viac zameranú alebo smerovú anténu. To znamená, že 2-prijímacia anténa má 2,707-násobok smerového výkonu svojho vrcholu ako všesmerová anténa. Anténa 1 bude mať 1,273-násobok výkonu všesmerovej antény. Všesmerové antény sa používajú ako bežné referenčné, aj keď neexistujú žiadne izotropné antény.
Antény mobilných telefónov by mali mať nízku smerovosť, pretože signály môžu prichádzať z akéhokoľvek smeru. Naproti tomu paraboly majú vysokú smerovosť. Satelitná parabola prijíma signály z pevného smeru. Napríklad, ak dostanete satelitnú TV anténu, spoločnosť vám povie, kam ju nasmerovať a parabola dostane požadovaný signál.
Skončíme zoznamom typov antén a ich smerovosťou. To vám dá predstavu o tom, aká smerovosť je bežná.
Typ antény Typická smerovosť Typická smerovosť [decibel] (dB)
Krátka dipólová anténa 1,5 1,76
Polvlnná dipólová anténa 1,64 2,15
Patch (mikropásiková anténa) 3,2-6,3 5-8
Klaksónová anténa 10-100 10-20
Parabolická anténa 10-10 000 10-40
Ako ukazujú údaje vyššie, smerovanie antény sa značne líši. Preto je dôležité pochopiť smerovosť pri výbere najlepšej antény pre vašu konkrétnu aplikáciu. Ak potrebujete vysielať alebo prijímať energiu z viacerých smerov v jednom smere, mali by ste navrhnúť anténu s nízkou smerovosťou. Príklady aplikácií pre nízkosmerové antény zahŕňajú autorádiá, mobilné telefóny a počítačový bezdrôtový prístup k internetu. Naopak, ak vykonávate diaľkový prieskum alebo cielený prenos energie, potom bude potrebná vysoko smerová anténa. Vysoko smerové antény maximalizujú prenos energie z požadovaného smeru a redukujú signály z nežiaducich smerov.
Predpokladajme, že chceme anténu s nízkou smerovosťou. Ako to urobíme?
Všeobecné pravidlo teórie antény je, že potrebujete elektricky malú anténu na vytvorenie nízkej smerovosti. To znamená, že ak použijete anténu s celkovou veľkosťou 0,25 - 0,5 vlnovej dĺžky, tak budete minimalizovať smerovosť. Polvlnné dipólové antény alebo polvlnové štrbinové antény majú zvyčajne menej ako 3 dB smerovosť. To je tak nízke ako smerovosť, ktorú môžete získať v praxi.
V konečnom dôsledku nemôžeme vyrobiť antény menšie ako štvrtina vlnovej dĺžky bez zníženia účinnosti antény a šírky pásma antény. Účinnosť antény a šírka pásma antény budú diskutované v budúcich kapitolách.
Pre anténu s vysokou smerovosťou budeme potrebovať antény mnohých veľkostí vlnových dĺžok. Napríklad satelitné parabolické antény a rohové antény majú vysokú smerovosť. Je to čiastočne preto, že majú mnoho vlnových dĺžok.
prečo je to tak? Nakoniec, dôvod súvisí s vlastnosťami Fourierovej transformácie. Keď vezmete Fourierovu transformáciu krátkeho impulzu, získate široké spektrum. Táto analógia nie je prítomná pri určovaní vyžarovacieho diagramu antény. Vyžarovací diagram si možno predstaviť ako Fourierovu transformáciu rozloženia prúdu alebo napätia pozdĺž antény. Preto majú malé antény široké vyžarovacie vzory (a nízku smerovosť). Antény s veľkým rovnomerným rozložením napätia alebo prúdu Veľmi smerové vzory (a vysoká smerovosť).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefón: 0086-028-82695327
Webstránka: www.rf-miso.com
Čas uverejnenia: 7. novembra 2023
