Naujienos – Antenos teorija – pagrindiniai parametrai

Šiame skyriuje pristatomi pagrindiniai belaidžio ryšio parametrai, siekiant geriau suprasti antenų vaidmenį ryšio sistemose. Belaidis ryšys vykdomas elektromagnetinių bangų pavidalu, todėl labai svarbu suprasti bangų sklidimo charakteristikas.

Šiame skyriuje aptarsime šiuos parametrus:

• Dažnis
• Bangos ilgis
• Impedanso suderinimas
• VSWR ir atspindėta galia
• Pralaidumas
• Procentinė pralaidumo dalis
• Spinduliuotės intensyvumas

Dabar panagrinėkime juos išsamiau.

Dažnis:

Pagal standartinį apibrėžimą, dažnis yra bangos pasikartojimų skaičius per laiko vienetą. Paprastai tariant, dažnis apibūdina, kaip dažnai įvyksta įvykis. Periodinė banga kartojasi kas T sekundžių (vieną periodą), o jos dažnis yra laiko periodo T atvirkštinė vertė.

Matematiškai tai atrodo taip:

$$f = \frac{1}{T}$$

• F reiškia periodinės bangos dažnį, o

• T yra laikas, reikalingas vienam pilnam ciklui užbaigti.

Dažnis matuojamas hercais, sutrumpintai Hz.

Aukščiau pateiktame paveikslėlyje pavaizduota sinusinė banga, kurioje įtampa (mV) pavaizduota kaip laiko funkcija (ms). Ši bangos forma kartojasi kas 2t milisekundžių; todėl jos periodas T = 2t ms, o dažnis f = 1/(2t) kHz.

Bangos ilgis:

Pagal standartinį apibrėžimą, atstumas tarp dviejų iš eilės einančių viršūnių arba dviejų iš eilės einančių įdubų vadinamas bangos ilgiu.

Paprastai tariant, bangos ilgis yra atstumas tarp dviejų gretimų teigiamų viršūnių arba dviejų gretimų neigiamų viršūnių. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta periodinė bangos forma, kurioje pažymėtas bangos ilgis (λ) ir amplitudė. Kuo didesnis dažnis, tuo trumpesnis bangos ilgis ir atvirkščiai.

Bangos ilgio formulė yra:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

•λ reiškia bangos ilgį

• C yra šviesos greitis (3 USD × 10^8 USD metrų per sekundę)

• F yra dažnis

Bangos ilgis λ išreiškiamas ilgio vienetais, tokiais kaip metrai, pėdos arba coliai. Dažniausiai naudojamas vienetas yra metras.

Impedanso suderinimas:

Pagal standartinį apibrėžimą, impedanso suderinimas įvyksta, kai siųstuvo impedansas yra maždaug lygus imtuvo impedansui.

Tarp antenos ir grandinės reikalingas impedanso suderinimas. Antenos, perdavimo linijos ir grandinės impedansai turėtų būti suderinti, kad būtų pasiektas maksimalus galios perdavimas tarp antenos ir imtuvo arba siųstuvo.

Atitikimo būtinybė
Rezonansiniai įtaisai gali užtikrinti optimalų išėjimo signalą tam tikruose siaurajuosčiuose dažniuose. Kaip rezonansinis įtaisas, antena gali pasiekti geresnį išėjimo našumą, kai jos varža tinkamai suderinta.

• Kai antenos varža atitinka laisvos erdvės varžą, antenos skleidžiama galia bus efektyviai perduodama

• Priimančiosios antenos išėjimo varža turėtų atitikti priimančiojo stiprintuvo grandinės įėjimo varžą

• Siunčiančios antenos įėjimo varža turėtų atitikti siunčiančio stiprintuvo išėjimo varžą ir perdavimo linijos būdingąją varžą.

Varža matuojama omais, žymima simboliu Z.

VSWR ir atspindėta galia:

Pagal standartinį apibrėžimą, stovinčios bangos maksimalios ir minimalios įtampos santykis vadinamas stovinčios bangos įtampos santykiu (VSWR).

Kai antenos, perdavimo linijos ir grandinės varžos nesutampa, energija negali būti efektyviai spinduliuojama; vietoj to dalis energijos atsispindi atgal.

Pagrindinės savybės yra šios:

• Parametras, rodantis impedanso neatitikimo laipsnį, vadinamas įtampos stovinčiosios bangos santykiu (VSWR).

• VSWR reiškia įtampos stovinčiosios bangos santykį ir dar dažnai vadinamas SWR

• Kuo didesnis varžos neatitikimas, tuo didesnė VSWR vertė

• Norint pasiekti efektyvią spinduliuotę, ideali VSWR vertė yra 1:1

• Atspindėta galia reiškia tiesioginės galios dalį, kuri yra prarandama. Atspindėta galia ir VSWR iš esmės apibūdina tą patį fizikinį reiškinį iš skirtingų perspektyvų.

Pralaidumas:

Pagal standartinį apibrėžimą, dažnių juosta nurodytame bangos ilgių diapazone, skirta konkrečiam ryšiui, vadinama pralaidumu.

Kai signalas perduodamas arba gaunamas, jis veikia tam tikrame dažnių diapazone. Šis konkretus dažnių diapazonas priskiriamas konkrečiam signalui, siekiant išvengti trukdžių iš kitų signalų perdavimo metu.

• Pralaidumo juosta reiškia dažnių diapazoną tarp aukšto ir žemo dažnio perdavimo ribų.

• Kai pralaidumas skiriamas, kiti juo nebegali naudotis

• Visas spektras yra padalintas į pralaidumo segmentus, kurių kiekvienas priskirtas skirtingiems siųstuvams

Ką tik aptartas pralaidumas taip pat gali būti vadinamas absoliučiu pralaidumu.

Pralaidumo procentas:

Pagal standartinį apibrėžimą, absoliutinio pralaidumo ir jo centrinio dažnio santykis vadinamas procentiniu pralaidumu.

Dažnis diapazone, kuriame signalo stiprumas pasiekia maksimumą, vadinamas rezonansiniu dažniu, dar vadinamu juostos centriniu dažniu, žymimu fC.

• Aukštesni ir žemesni juostos dažniai žymimi atitinkamai fH ir fL

• Absoliutus pralaidumas apibrėžiamas formule fH − fL

• Norint įvertinti dažnių juostos plotį, reikia apskaičiuoti jos dalinį pralaidumą arba procentinį pralaidumą.

Procentinė pralaidumo dalis apskaičiuojama siekiant suprasti dažnių svyravimų diapazoną, kurį gali apdoroti komponentas arba sistema.

•fH žymi aukštesnį dažnį

•fL žymi žemesnį dažnį

•fc žymi centrinį dažnį

Kuo didesnis procentinis pralaidumas, tuo platesnis kanalo pralaidumas.

Spinduliuotės intensyvumas:

Spinduliuotės intensyvumas apibrėžiamas kaip spinduliuojama galia, tenkanti erdvinio kampo vienetui.

Antena spinduliuoja intensyviau tam tikromis kryptimis, kurios atitinka jos maksimalų spinduliuotės intensyvumą. Maksimalų galimą spinduliuotės diapazoną apibūdina spinduliuotės intensyvumas.

Matematinė išraiška
Spinduliuotės intensyvumas gaunamas spinduliuotės galios tankį padauginus iš radialinio atstumo kvadrato: