Usmjerenost je osnovni parametar antene. To je mjera dijagrama zračenja usmjerene antene. Antena koja podjednako zrači u svim smjerovima imat će usmjerenost jednaku 1. (Ovo je ekvivalentno nula decibela -0 dB).
Funkcija sfernih koordinata može se zapisati kao normalizovani dijagram zračenja:
[Jednačina 1]
Normalizovani dijagram zračenja ima isti oblik kao i originalni dijagram zračenja. Normalizovani dijagram zračenja se smanjuje za magnitudu tako da je maksimalna vrijednost dijagrama zračenja jednaka 1. (Najveća je jednačina [1] od "F"). Matematički, formula za usmjerenost (tip "D") se piše kao:
Ovo može izgledati kao komplikovana jednačina usmjerenosti. Međutim, dijagrami zračenja molekula su od najveće vrijednosti. Nazivnik predstavlja prosječnu snagu zračenja u svim smjerovima. Jednačina je tada mjera vršne snage zračenja podijeljene sa prosjekom. To daje usmjerenost antene.
Usmjerena paradigma
Kao primjer, razmotrimo sljedeće dvije jednačine za dijagram zračenja dvije antene.
Antena 1
Antena 2
Ovi dijagrami zračenja su prikazani na Slici 1. Imajte na umu da je mod zračenja samo funkcija polarnog ugla 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?
Koristeći formulu [1], možemo izračunati da antena ima veću usmjerenost. Da biste provjerili svoje razumijevanje, razmislite o Slici 1 i šta je usmjerenost. Zatim odredite koja antena ima veću usmjerenost bez korištenja ikakve matematike.
Rezultati smjernog proračuna, koristite formulu [1]:
Proračun usmjerene antene 1, 1,273 (1,05 dB).
Proračun usmjerene antene 2, 2,707 (4,32 dB).
Povećana usmjerenost znači fokusiraniju ili usmjerenu antenu. To znači da antena s 2 prijemnika ima 2,707 puta veću usmjerenu snagu od svog vrha u odnosu na omnidirekcionu antenu. Antena 1 će dobiti 1,273 puta veću snagu od omnidirekcione antene. Omnidirekcione antene se koriste kao zajednička referenca iako ne postoje izotropne antene.
Antene mobilnih telefona 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, kompanija će vam reći gdje da je usmjerite i antena će primiti željeni signal.
Završit ćemo s popisom tipova antena i njihove usmjerenosti. Ovo 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
Polutalasna dipolna antena 1,64 2,15
Patch (mikrostripna antena) 3.2-6.3 5-8
Rožna antena 10-100 10-20
Satelitska antena 10-10.000 10-40
Kao što gornji podaci pokazuju, usmjerenost antene uveliko 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 za antene s niskom usmjerenošću uključuju auto-radio uređaje, mobilne telefone i bežični pristup internetu na računarima. 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 uraditi?
Opšte pravilo teorije antena je da vam je potrebna električno mala antena da biste postigli nisku usmjerenost. To jest, ako koristite antenu ukupne veličine od 0,25 - 0,5 talasne dužine, tada ćete minimizirati usmjerenost. Dipol antene sa pola talasne dužine ili slot antene sa pola talasne dužine obično imaju usmjerenost manju od 3 dB. Ovo je najniža usmjerenost koju možete postići u praksi.
U konačnici, ne možemo napraviti antene manje od četvrtine talasne dužine bez smanjenja efikasnosti antene i njenog propusnog opsega. Efikasnost antene i propusni opseg antene biće razmatrani u budućim poglavljima.
Za antenu sa visokom usmjerenošću, trebat će nam antene različitih veličina valnih dužina. Kao što su satelitske antene i horne antene, one imaju visoku usmjerenost. To je dijelom i zato što imaju mnogo valnih dužina.
Zašto je to tako? U konačnici, razlog ima veze sa svojstvima Fourierove transformacije. Kada uzmete Fourierovu transformaciju kratkog impulsa, dobijate širok spektar. Ova analogija nije prisutna pri određivanju dijagrama zračenja antene. Dijagram zračenja se može smatrati Fourierovom transformacijom raspodjele struje ili napona duž antene. Stoga, male antene imaju široke dijagrame zračenja (i nisku usmjerenost). Antene sa 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.
