Новини - Теория на антените – Основни параметри

Тази глава въвежда основните параметри на безжичната комуникация, с цел да осигури по-добро разбиране на ролята на антените в комуникационните системи. Безжичната комуникация се осъществява под формата на електромагнитни вълни, което прави разбирането на характеристиките на разпространение на вълните от съществено значение.

В тази глава ще обсъдим следните параметри:

• Честота
• Дължина на вълната
• Съвпадение на импеданса
•КСВ и отразена мощност
•Пропускателна способност
• Процентна честотна лента
• Интензитет на радиация

Сега, нека ги разгледаме подробно.

Честота：

Според стандартната дефиниция, честотата е броят повторения на вълната за единица време. Казано по-просто, честотата описва колко често се случва дадено събитие. Периодичната вълна се повтаря на всеки T секунди (един период), а честотата ѝ е реципрочна стойност на периода от време T.

Математически, това изглежда по следния начин:

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

•F представлява честотата на периодична вълна, докато

•T е времето, необходимо за завършване на един пълен цикъл.

Честотата се измерва в херци, съкратено Hz.

Фигурата по-горе илюстрира синусоидална вълна, изобразяваща напрежението (в mV) като функция на времето (в ms). Тази форма на вълната се повтаря на всеки 2t милисекунди; следователно нейният период T = 2t ms, а честотата ѝ f = 1/(2t) kHz.

Дължина на вълната:

Според стандартната дефиниция, разстоянието между два последователни пика или две последователни дъна се нарича дължина на вълната.

Казано по-просто, дължината на вълната е разстоянието между два съседни положителни пика или два съседни отрицателни пика. Фигурата по-долу показва периодична форма на вълната, като са обозначени дължината на вълната (λ) и амплитудата. Колкото по-висока е честотата, толкова по-къса е дължината на вълната и обратно.

Формулата за дължина на вълната е:

$$\ламбда = \frac{c}{f}$$

•λ представлява дължината на вълната

•C е скоростта на светлината ($3 \times 10^8$ метра в секунда)

•F е честотата

Дължината на вълната λ се изразява в единици за дължина, като метри, футове или инчове. Най-често използваната единица е метър.

Съвпадение на импеданса:

Според стандартната дефиниция, импедансното съвпадение се получава, когато импедансът на предавателя е приблизително равен на импеданса на приемника.

Необходимо е съгласуване на импеданса между антената и веригата. Импедансите на антената, предавателната линия и веригата трябва да бъдат съгласувани, за да се постигне максимален пренос на мощност между антената и приемника или предавателя.

Необходимостта от съвпадение
Резонансните устройства са способни да осигуряват оптимален изход в рамките на определени теснолентови честоти. Като резонансно устройство, антената може да постигне по-добри изходни характеристики, когато нейният импеданс е правилно съгласуван.

• Когато импедансът на антената съответства на импеданса на свободното пространство, мощността, излъчвана от антената, ще бъде ефективно предадена

• За приемаща антена, нейният изходен импеданс трябва да съответства на входния импеданс на приемащата усилвателна верига

• За предавателна антена, входният ѝ импеданс трябва да съответства на изходния импеданс на предавателния усилвател, както и на характерния импеданс на предавателната линия.

Импедансът се измерва в ома, обозначен със символа Z.

VSWR и отразена мощност:

Според стандартната дефиниция, съотношението на максималното напрежение към минималното напрежение в стояща вълна се нарича съотношение на стоящата вълна по напрежение (VSWR).

Когато импедансите на антената, предавателната линия и веригата са несъответстващи, мощността не може да бъде ефективно излъчена; вместо това част от мощността се отразява обратно.

Основните характеристики са —

• Параметърът, който показва степента на несъответствие на импеданса, се нарича коефициент на стояща вълна на напрежението (VSWR)

•VSWR е съкращение от Voltage Standing Wave Ratio (коефициент на стояща вълна на напрежението) и често се нарича още SWR

• Колкото по-голямо е несъответствието на импеданса, толкова по-висока е стойността на VSWR

• За постигане на ефективно излъчване, идеалната стойност на VSWR е 1:1

• Отразената мощност се отнася до частта от предадената мощност, която се губи. Отразената мощност и КСВ по същество описват едно и също физическо явление от различни гледни точки

Честотна лента:

Според стандартната дефиниция, честотната лента в рамките на определен диапазон на дължината на вълната, разпределена за определена комуникация, се нарича честотна лента.

Когато даден сигнал се предава или приема, той работи в определен честотен диапазон. Този специфичен честотен диапазон се присвоява на конкретен сигнал, за да се предотврати смущения от други сигнали по време на предаването.

• Широчина на честотната лента се отнася до честотния диапазон между високочестотните и нискочестотните граници на предаване на сигнал

• След като честотната лента бъде разпределена, тя не може да бъде използвана от други

• Целият спектър е разделен на сегменти с честотна лента, всеки от които е присвоен на различни предаватели

Широтата на честотната лента, която току-що обсъдихме, може да се нарече и абсолютна честотна лента.

Процентна честотна лента:

Според стандартната дефиниция, съотношението на абсолютната честотна лента към централната ѝ честота се нарича процентна честотна лента.

Честотата в дадена лента, при която силата на сигнала достига своя максимум, се нарича резонансна честота, известна още като централна честота на лентата, обозначена като fC.

• По-високите и по-ниските честоти на лентата са обозначени съответно като fH и fL

•Абсолютната широчина на честотната лента е дадена от fH − fL

• За да се оцени ширината на честотната лента, е необходимо да се изчисли нейната частична честотна лента или процентна честотна лента

Процентната честотна лента се изчислява, за да се разбере диапазонът от честотни вариации, които даден компонент или система може да обработва.

•fH означава по-високата честота

•fL означава по-ниската честота

•fc означава централната честота

Колкото по-голям е процентът на честотната лента, толкова по-широка е честотната лента на канала.

Интензитет на радиация:

Интензитетът на излъчване се определя като мощност, излъчена на единица пространствен ъгъл.

Антената излъчва по-интензивно в определени посоки, които съответстват на нейния максимален интензитет на излъчване. Максималният възможен обхват на излъчване се характеризира с интензитета на излъчване.

Математически израз
Интензитетът на излъчване се получава чрез умножаване на плътността на излъчената мощност по квадрата на радиалното разстояние: