Kryptingumas yra pagrindinis antenos parametras. Tai kryptinės antenos spinduliuotės modelio matas. Antenos, kuri spinduliuoja vienodai visomis kryptimis, kryptingumas bus lygus 1 (tai atitinka nulį decibelų -0 dB).
Sferinių koordinačių funkciją galima užrašyti kaip normalizuotą spinduliavimo diagramą:
[1 lygtis]
Normalizuoto spinduliavimo diagrama turi tokią pačią formą kaip ir pradinė spinduliavimo diagrama. Normalizuoto spinduliavimo diagrama sumažinama tokiu dydžiu, kad maksimali spinduliavimo diagramos vertė būtų lygi 1. (Didžiausia yra [1] lygtyje esanti „F“). Matematiškai kryptingumo formulė („D“ tipo) užrašoma taip:
Tai gali atrodyti kaip sudėtinga krypties lygtis. Tačiau didžiausią vertę turi molekulių spinduliuotės modeliai. Vardiklis žymi vidutinę visomis kryptimis spinduliuojamą galią. Lygtis yra didžiausios spinduliuotės galios matas, padalytas iš vidurkio. Tai parodo antenos kryptingumą.
Kryptinė paradigma
Pavyzdžiui, panagrinėkime kitas dvi lygtis, skirtas dviejų antenų spinduliuotės modeliui.
Antena 1
Antena 2
Šie spinduliuotės modeliai pavaizduoti 1 paveiksle. Atkreipkite dėmesį, kad spinduliuotės režimas priklauso tik nuo poliarinio kampo teta (θ). Spinduliuotės modelis nepriklauso nuo azimuto. (Azimutinis spinduliuotės modelis lieka nepakitęs). Pirmosios antenos spinduliuotės modelis yra mažiau kryptingas nei antrosios antenos spinduliuotės modelis. Todėl tikimės, kad pirmosios antenos kryptingumas bus mažesnis.
1 pav. Antenos spinduliuotės diagrama. Ar ji kryptinga?
Naudodami formulę [1], galime apskaičiuoti, kad antenos kryptingumas yra didesnis. Kad patikrintumėte savo supratimą, pagalvokite apie 1 paveikslą ir kas yra kryptingumas. Tada nustatykite, kuri antena turi didesnį kryptingumą, nenaudodami jokių matematinių skaičiavimų.
Krypties skaičiavimo rezultatai, naudokite formulę [1]:
Kryptinės antenos 1 skaičiavimas, 1,273 (1,05 dB).
Kryptinės antenos 2 skaičiavimas, 2,707 (4,32 dB).
Padidintas kryptingumas reiškia labiau sufokusuotą arba kryptingą anteną. Tai reiškia, kad dviejų imtuvų antenos kryptinė galia yra 2,707 karto didesnė už jos piką nei visakryptės antenos. 1-oji antena gaus 1,273 karto didesnę galią nei visakryptė antena. Visakryptės antenos naudojamos kaip įprastas etalonas, nors izotropinių antenų nėra.
Mobiliųjų telefonų antenos turėtų būti mažai nukreiptos, nes signalai gali sklisti iš bet kurios krypties. Tuo tarpu palydovinės antenos pasižymi dideliu nukreiptumu. Palydovinė antena priima signalus iš fiksuotos krypties. Pavyzdžiui, jei įsigyjate palydovinės televizijos anteną, bendrovė jums nurodys, kur ją nukreipti, ir antena gaus norimą signalą.
Pabaigoje pateiksime antenų tipų ir jų kryptingumo sąrašą. Tai suteiks jums supratimą, koks kryptingumas yra įprastas.
Antenos tipas Tipinis kryptingumas Tipinis kryptingumas [decibelai] (dB)
Trumpa dipolinė antena 1,5 1,76
Pusbangės dipolinė antena 1,64 2,15
Patch (mikrobangų juostos antena) 3,2–6,3 5–8
Signalinė antena 10-100 10-20
Padėklo antena 10–10 000 10–40
Kaip rodo aukščiau pateikti duomenys, antenos kryptingumas labai skiriasi. Todėl renkantis geriausią anteną konkrečiai taikymo sričiai svarbu suprasti kryptingumą. Jei jums reikia siųsti arba priimti energiją iš kelių krypčių viena kryptimi, turėtumėte suprojektuoti anteną su mažu kryptingumu. Mažo kryptingumo antenų taikymo pavyzdžiai: automobilių radijo imtuvai, mobilieji telefonai ir kompiuterių belaidis internetas. Ir atvirkščiai, jei atliekate nuotolinį stebėjimą arba tikslinį energijos perdavimą, reikės labai kryptingos antenos. Labai kryptingos antenos maksimaliai padidins energijos perdavimą iš norimos krypties ir sumažins signalus iš nepageidaujamų krypčių.
Tarkime, kad mums reikia mažo kryptingumo antenos. Kaip tai padaryti?
Bendroji antenų teorijos taisyklė yra ta, kad norint sukurti mažą kryptingumą, reikia elektriškai mažos antenos. Tai yra, jei naudojate anteną, kurios bendras dydis yra 0,25–0,5 bangos ilgio, kryptingumas sumažės iki minimumo. Pusbangės dipolinės antenos arba pusės bangos ilgio plyšinės antenos paprastai turi mažesnį nei 3 dB kryptingumą. Tai yra žemiausias kryptingumas, kurį galite pasiekti praktiškai.
Galiausiai negalime pagaminti antenų, mažesnių nei ketvirtadalis bangos ilgio, nesumažindami antenos efektyvumo ir antenos pralaidumo. Antenos efektyvumas ir antenos pralaidumas bus aptarti tolesniuose skyriuose.
Norint gauti didelį kryptingumą turinčią anteną, reikės įvairių bangos ilgių antenų. Pavyzdžiui, palydovinių antenų ir raginių antenų kryptingumas yra didelis. Iš dalies taip yra dėl to, kad jos yra daug bangos ilgių.
Kodėl taip yra? Galiausiai priežastis susijusi su Furjė transformacijos savybėmis. Kai imame trumpo impulso Furjė transformaciją, gauname platų spektrą. Ši analogija netaikoma nustatant antenos spinduliuotės modelį. Spinduliuotės modelį galima laikyti srovės arba įtampos pasiskirstymo išilgai antenos Furjė transformacija. Todėl mažos antenos turi plačius spinduliuotės modelius (ir mažą kryptingumą). Antenos su dideliu tolygiu įtampos arba srovės pasiskirstymu – labai kryptingus modelius (ir didelį kryptingumą).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefonas: 0086-028-82695327
Svetainė: www.rf-miso.com
Įrašo laikas: 2023 m. lapkričio 7 d.
