Kas yra antenos kryptingumas?
Greitas atsakymas:Antenos kryptingumas apibūdina, kaip stipriai antena sutelkia spinduliuotės galią tam tikra kryptimi, palyginti su idealiu izotropiniu spinduliuotuvu. Izotropinio spinduliuotuvo kryptingumas yra 1 arba 0 dBi.
Didesnis kryptingumas sukuria siauresnį, labiau sufokusuotą spinduliuotės modelį, o mažesnis kryptingumas – platesnį kampinį aprėpties plotą. Kryptingumas priklauso nuo spinduliuotės modelio formos ir neapima antenos nuostolių.
Normalizuotą spinduliuotės modelį sferinėmis koordinatėmis galima išreikšti taip:
Normalizuotas spinduliuotės modelis
Antenos kryptingumo formulė
Normalizuotas spinduliuotės modelis turi tokią pačią formą kaip ir originalus modelis, tačiau jo maksimali vertė yra padidinama iki 1. Antenos kryptingumas, užrašomas kaipD, lygina maksimalų spinduliuotės intensyvumą su vidutiniu spinduliuotės intensyvumu visomis kryptimis.
Lygties vardiklis rodo bendrą sferoje integruotą modelį. Padalijus didžiausią vertę iš šio erdvinio vidurkio, parodoma, kaip stipriai antena koncentruoja energiją pagrindine kryptimi.
Kryptingumas ir stiprinimas
Kryptingumas apibūdina tik tai, kaip sukoncentruotas spinduliuotės modelis. Antenos stiprinimas taip pat atsižvelgia į spinduliuotės efektyvumą, įskaitant laidumo ir dielektrinius nuostolius.
Santykiai yraG = ηD, kurGyra pelnas,ηyra spinduliuotės efektyvumas irDyra kryptingumas. Be nuostolių antenos stiprinimas lygus jos kryptingumui; tikroje antenoje stiprinimas paprastai yra mažesnis. Abi vertės paprastai išreiškiamos dBi, kai jos siejamos su izotropiniu spinduliuotuvu.
Kryptingumo skaičiavimo pavyzdys
Pavyzdžiui, panagrinėkime kitas dvi lygtis, skirtas dviejų antenų spinduliuotės modeliui.
Antena 1
Antena 2
Spinduliuotės modelis ir kryptingumas
Šie modeliai skiriasi priklausomai nuo poliarinio kampoθir laikomi pastoviais azimuto atžvilgiu. 1-oji antena skleidžia savo spinduliuotę plačiau, o 2-oji antena sutelkia daugiau energijos aplink pagrindinę kryptį.
Kadangi siauresnis pagrindinis spindulys reiškia didesnę spinduliuotės galios koncentraciją, tikimasi, kad 2-oji antena turės didesnį kryptingumą.
1 pav. Dviejų normalizuotų spinduliuotės modelių palyginimas. Labiau koncentruotas modelis turi didesnį kryptingumą.
Kryptingumo skaičiavimo rezultatai
Pritaikius kryptingumo lygtį dviem pavyzdiniams modeliams, gaunama:
- 1 antena:D = 1,273 arba 1,05 dBi
- 2 antena:D = 2,707 arba 4,32 dBi
2-oji antena pasižymi didesniu kryptingumu, nes jos spinduliuotė labiau koncentruota piko kryptimi. Izotropinis spinduolis naudojamas kaip 0 dBi etalonas, nors tai yra idealus modelis, o ne realizuojama fizinė antena.
Didelio ir mažo kryptingumo taikymas
Mažo kryptingumo antenosužtikrina platų kampinį aprėpties plotą ir yra naudingi, kai signalai gali ateiti iš skirtingų krypčių, pavyzdžiui, mobiliųjų įrenginių, transporto priemonių radijo imtuvų ir bendros belaidės prieigos.
Didelės kryptingumo antenossutelkti energiją į siauresnį spindulį. Jie labiau tinka palydoviniams ryšiams, radarams, nuotoliniam stebėjimui ir tiesioginiam ryšiui, kai žinoma norima kryptis.
Žemiau esančioje lentelėje pateikti apytiksliai kelių įprastų antenų tipų kryptingumo diapazonai.
Tipinės antenos kryptingumo vertės
| Antenos tipas | Apytikslis kryptingumo santykis | Apytikslis kryptingumas (dBi) |
|---|---|---|
| Trumpas dipolis | 1.5 | 1,76 |
| Pusbangio dipolis | 1.64 | 2.15 |
| Pleistro antena | 3.2–6.3 | 5-8 |
| Rago antena | 10–100 | 10–20 |
| Padėklo antena | 10–10 000 | 10–40 |
Šios vertės yra tipiniai diapazonai. Tikrasis kryptingumas priklauso nuo dažnio, elektrinio dydžio, geometrijos, apšvietimo ir veikimo sąlygų.
Kaip matuojamas antenos kryptingumas?
Kryptingumas dažniausiai nustatomas pagal išmatuotą spinduliuotės modelį. Bandomoji antena apibūdinama pagal azimutą ir aukštį, o gauti lauko arba galios duomenys normalizuojami, kad būtų sukurtas trimatis modelis.
- Išmatuokite santykinį spinduliuotės lygį reikiamame kampiniame diapazone.
- Nustatykite maksimalų radiacijos intensyvumą.
- Integruokite spinduliuotės modelį per erdvinį kampą, kad gautumėte erdvinį vidurkį.
- Padalinkite didžiausią intensyvumą iš vidutinio intensyvumo ir rezultatą išreikškite santykiu arba dBi.
Kontroliuojamasantenos bandymaspadeda sumažinti atspindžius ir matavimo neapibrėžtumą vertinant spinduliuotės modelius, stiprinimą, poliarizaciją ir kryptingumą.
Kaip antenos dydis veikia kryptingumą
Elektrinis dydis daro didelę įtaką spinduliuotės modeliui. Maža vieno elemento antena paprastai sukuria platų spindulį ir santykinai mažą kryptingumą. Padidinus efektyviąją apertūrą bangos ilgiais, antena arba gardelė gali suformuoti siauresnį spindulį ir pasiekti didesnį kryptingumą.
- Mažesnis kryptingumas:naudinga plačiam aprėpties plotui ir signalams, gaunamiems iš kelių krypčių.
- Didesnis kryptingumas:naudinga fokusuotoms jungtims, pagerintam kampiniam selektyvumui ir signalų, esančių už pagrindinio spindulio ribų, atmetimui.
Kryptingumas priklauso ne tik nuo fizinio dydžio. Galutinį spinduliuotės modelį veikia geometrija, srovės pasiskirstymas, gardelių išdėstymas ir fazavimas, diafragmos apšvietimas ir veikimo dažnis.
Siauresnis spindulys paprastai reiškia didesnį kryptingumą, tačiau jam taip pat reikia tikslesnio nukreipimo ir suderinimo. Kryptingumo, efektyvumo ir realizuoto našumo santykį žr.antenos efektyvumas ir stiprinimas.
Dažnai užduodami klausimai
Kas yra antenos kryptingumas paprastais žodžiais?
Tai matas, parodantis, kaip stipriai antena koncentruoja spinduliuotę viena kryptimi, palyginti su vidutine spinduliuote visomis kryptimis.
Ar antenos kryptingumas yra toks pat kaip stiprinimas?
Nr. Kryptingumas apibūdina spinduliavimo koncentraciją, o stiprinimas taip pat apima spinduliuotės efektyvumą. Jų santykis yra G = ηD.
Ką reiškia 0 dBi kryptingumas?
Tai atitinka idealų izotropinį spinduliuotuvą, kurio kryptingumo santykis yra 1. Tai yra etalonas, naudojamas kryptingumui išreikšti dBi.
Kaip galima padidinti antenos kryptingumą?
Kryptingumą galima padidinti padidinant efektyviąją elektrinę apertūrą, naudojant reflektorius ar lęšius, formuojant kontroliuojamos amplitudės ir fazės matricas arba pasirenkant geometriją, kuri sukuria siauresnį pagrindinį spindulį.
Ar didesnis kryptingumas visada reiškia geresnę anteną?
Ne. Didesnis kryptingumas yra naudingas, kai žinoma tikslinė kryptis, tačiau plati aprėptis gali būti svarbesnė mobiliosioms arba daugiakryptėms programoms. Teisingas pasirinkimas priklauso nuo ryšio, aprėpties, pralaidumo, efektyvumo ir įrengimo reikalavimų.
Jei reikia pagalbos renkantis arba bandant anteną jūsų pritaikymui,susisiekite su RF MISOarba el. paštuinfo@rf-miso.com.
Įrašo laikas: 2023 m. lapkričio 7 d.
