Насочеността е основен параметър на антената. Това е мярка за това каква е диаграмата на излъчване на насочена антена. Антена, която излъчва равномерно във всички посоки, ще има насоченост, равна на 1. (Това е еквивалентно на нула децибела -0 dB).
Функцията на сферичните координати може да се запише като нормализирана диаграма на излъчване:
[Уравнение 1]
Нормализираната диаграма на излъчване има същата форма като оригиналната диаграма на излъчване. Нормализираната диаграма на излъчване се намалява по величина, така че максималната стойност на диаграмата на излъчване е равна на 1. (Най-голямата е уравнение [1] на "F"). Математически, формулата за насоченост (тип "D") се записва като:
Това може да изглежда като сложно уравнение за насоченост. Най-голяма стойност обаче имат диаграмите на излъчване на молекулите. Знаменателят представлява средната излъчена мощност във всички посоки. Уравнението е мярка за пиковата излъчена мощност, разделена на средната стойност. Това дава насочеността на антената.
Насочваща парадигма
Като пример, разгледайте следващите две уравнения за диаграмата на излъчване на две антени.
Антена 1
Антена 2
Тези диаграми на излъчване са показани на Фигура 1. Моля, обърнете внимание, че режимът на излъчване е само функция на полярния ъгъл тета(θ). Диаграмата на излъчване не е функция на азимута. (Азимуталната диаграма на излъчване остава непроменена). Диаграмата на излъчване на първата антена е по-малко насочена от диаграмата на излъчване на втората антена. Следователно, очакваме насочеността да бъде по-ниска за първата антена.
фигура 1. Диаграма на диаграмата на излъчване на антена. Има ли висока насоченост?
Използвайки формула [1], можем да изчислим, че антената има по-висока насоченост. За да проверите разбирането си, помислете за Фигура 1 и какво е насоченост. След това определете коя антена има по-висока насоченост, без да използвате никакви математически изчисления.
Резултати от изчисленията за посока, използвайте формула [1]:
Изчисление на насочена антена 1, 1.273 (1.05 dB).
Изчисление на насочена антена 2, 2.707 (4.32 dB).
Повишената насоченост означава по-фокусирана или насочена антена. Това означава, че 2-посочна антена има 2,707 пъти по-голяма насочена мощност от пика си в сравнение с всепосочна антена. Антена 1 ще получи 1,273 пъти по-голяма мощност от всепосочна антена. Всепосочните антени се използват като общ ориентир, въпреки че не съществуват изотропни антени.
Антените за мобилни телефони трябва да имат ниска насоченост, защото сигналите могат да идват от всяка посока. За разлика от тях, сателитните чинии имат висока насоченост. Сателитната чиния приема сигнали от фиксирана посока. Например, ако си вземете сателитна телевизионна чиния, компанията ще ви каже къде да я насочите и чинията ще приема желания сигнал.
Ще завършим със списък с видовете антени и тяхната насоченост. Това ще ви даде представа каква насоченост е често срещана.
Тип антена Типична насоченост Типична насоченост [децибели] (dB)
Къса диполна антена 1.5 1.76
Полувълнова диполна антена 1.64 2.15
Пач (микролентова антена) 3.2-6.3 5-8
Рупорна антена 10-100 10-20
Антена тип „чиния“ 10-10 000 10-40
Както показват горните данни, насочеността на антената варира значително. Следователно е важно да се разбере насочеността, когато се избира най-добрата антена за вашето конкретно приложение. Ако трябва да изпращате или приемате енергия от множество посоки в една посока, тогава трябва да проектирате антена с ниска насоченост. Примери за приложения за антени с ниска насоченост включват автомобилни радиостанции, мобилни телефони и безжичен интернет достъп на компютри. И обратно, ако извършвате дистанционно наблюдение или целенасочен пренос на енергия, тогава ще е необходима силно насочена антена. Силно насочените антени ще увеличат максимално преноса на енергия от желаната посока и ще намалят сигналите от нежелани посоки.
Да предположим, че искаме антена с ниска насоченост. Как да направим това?
Общото правило на теорията на антените е, че е необходима електрически малка антена, за да се получи ниска насоченост. Тоест, ако използвате антена с общ размер от 0,25 - 0,5 дължина на вълната, тогава ще минимизирате насочеността. Диполните антени с половин дължина на вълната или слот антените с половин дължина на вълната обикновено имат насоченост по-малка от 3 dB. Това е най-ниската насоченост, която можете да получите на практика.
В крайна сметка, не можем да направим антени по-малки от една четвърт от дължината на вълната, без да намалим ефективността на антената и нейната честотна лента. Ефективността на антената и честотната лента на антената ще бъдат обсъдени в бъдещи глави.
За антена с висока насоченост ще ни трябват антени с различни дължини на вълната. Например, сателитните чинии и рупорните антени имат висока насоченост. Това е отчасти защото са с много дължини на вълната.
Защо е така? В крайна сметка причината е свързана със свойствата на Фурие преобразуването. Когато вземете Фурие преобразуването на кратък импулс, получавате широк спектър. Тази аналогия не е налице при определяне на диаграмата на излъчване на антена. Диаграмата на излъчване може да се разглежда като Фурие преобразуване на разпределението на тока или напрежението по протежение на антената. Следователно, малките антени имат широки диаграми на излъчване (и ниска насоченост). Антени с голямо равномерно разпределение на напрежението или тока Много насочени диаграми (и висока насоченост).
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Уебсайт: www.rf-miso.com
Време на публикуване: 07 ноември 2023 г.
