Спрямованість є основним параметром антени.Це міра діаграми спрямованості спрямованої антени.Антена, яка випромінює однаково в усіх напрямках, матиме спрямованість, що дорівнює 1 (це еквівалентно нулю децибел -0 дБ).
Функцію сферичних координат можна записати у вигляді нормованої діаграми спрямованості:
[Рівняння 1]
Нормована діаграма спрямованості має ту саму форму, що й вихідна діаграма спрямованості.Нормована діаграма спрямованості зменшується на величину так, що максимальне значення діаграми спрямованості дорівнює 1. (Найбільшим є рівняння [1] "F").Математично формула для спрямованості (тип "D") записується так:
Це може здатися складним рівнянням спрямованості.Однак найбільшу цінність мають діаграми спрямованості молекул.Знаменник представляє середню потужність випромінювання в усіх напрямках.Тоді рівняння є мірою пікової випромінюваної потужності, поділеної на середнє значення.Це забезпечує спрямованість антени.
Спрямована парадигма
Як приклад розглянемо наступні два рівняння для діаграми спрямованості двох антен.
Антена 1
Антена 2
Ці діаграми спрямованості зображено на малюнку 1. Зверніть увагу, що режим випромінювання є лише функцією полярного кута тета(θ). Діаграма спрямованості не є функцією азимута.(Азимутальна діаграма спрямованості залишається без змін).Діаграма спрямованості першої антени менш спрямована, ніж діаграма другої антени.Тому ми очікуємо, що спрямованість буде нижчою для першої антени.
малюнок 1. Діаграма діаграми спрямованості антени.Має високу спрямованість?
Використовуючи формулу [1], можна розрахувати, що антена має більшу спрямованість.Щоб перевірити ваше розуміння, подумайте про малюнок 1 і про те, що таке спрямованість.Потім визначте, яка антена має вищу спрямованість, не вдаючись до математики.
Результати направленого розрахунку за формулою [1]:
Розрахунок спрямованої антени 1, 1,273 (1,05 дБ).
Розрахунок спрямованої антени 2, 2,707 (4,32 дБ).
Підвищена спрямованість означає більш сфокусовану або спрямовану антену.Це означає, що 2-приймальна антена має спрямовану потужність у 2,707 разів більшу за пікову потужність, ніж всенаправлена антена.Антена 1 отримає в 1,273 рази потужність всенаправленої антени.Всеспрямовані антени використовуються як загальний стандарт, навіть якщо ізотропних антен не існує.
Антени мобільних телефонів повинні мати низьку спрямованість, оскільки сигнали можуть надходити з будь-якого напрямку.Навпаки, супутникові антени мають високу спрямованість.Супутникова антена приймає сигнали з фіксованого напрямку.Наприклад, якщо ви отримуєте супутникову антену, компанія скаже вам, куди її направити, і тарілка отримає потрібний сигнал.
Ми закінчимо списком типів антен і їх спрямованості.Це дасть вам уявлення про загальну спрямованість.
Тип антени Типова спрямованість Типова спрямованість [децибел] (дБ)
Коротка дипольна антена 1,5 1,76
Півхвильова дипольна антена 1,64 2,15
Патч (мікросмугова антена) 3.2-6.3 5-8
Рупорна антена 10-100 10-20
Тарілка антена 10-10 000 10-40
Як показують дані вище, спрямованість антени сильно змінюється.Тому важливо розуміти спрямованість під час вибору найкращої антени для конкретного застосування.Якщо вам потрібно надсилати або приймати енергію з кількох напрямків в одному напрямку, вам слід розробити антену з низькою спрямованістю.Приклади застосування антен із низькою спрямованістю включають автомобільні радіоприймачі, стільникові телефони та комп’ютерний бездротовий доступ до Інтернету.І навпаки, якщо ви виконуєте дистанційне зондування або цільову передачу енергії, тоді знадобиться високоспрямована антена.Сильно спрямовані антени максимізують передачу потужності з потрібного напрямку та зменшать сигнали з небажаних напрямків.
Припустимо, нам потрібна антена з низькою спрямованістю.Як нам це зробити?
Загальне правило теорії антен полягає в тому, що вам потрібна електрично маленька антена для створення низької спрямованості.Тобто, якщо ви використовуєте антену із загальним розміром 0,25 - 0,5 довжини хвилі, то ви мінімізуєте спрямованість.Напівхвильові дипольні антени або напівхвильові щілинні антени зазвичай мають спрямованість менше 3 дБ.Це настільки низька спрямованість, яку ви можете отримати на практиці.
Зрештою, ми не можемо зробити антени меншими за чверть довжини хвилі без зниження ефективності антени та її смуги пропускання.Ефективність антени та пропускна здатність антени будуть розглянуті в наступних розділах.
Для антени з високою спрямованістю нам знадобляться антени з різними розмірами довжин хвиль.Такі як супутникові антени та рупорні антени мають високу спрямованість.Це частково тому, що вони мають багато довжин хвиль.
чому так?Зрештою, причина пов’язана з властивостями перетворення Фур’є.Коли ви використовуєте перетворення Фур’є короткого імпульсу, ви отримуєте широкий спектр.Ця аналогія відсутня при визначенні діаграми спрямованості антени.Діаграмму спрямованості можна розглядати як перетворення Фур'є розподілу струму або напруги вздовж антени.Тому маленькі антени мають широкі діаграми спрямованості (і низьку спрямованість).Антени з великим рівномірним розподілом напруги або струму Дуже спрямовані діаграми спрямованості (і висока спрямованість).
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Веб-сайт: www.rf-miso.com
Час публікації: 07 листопада 2023 р
