Насочеността е основен параметър на антената.Това е мярка за това как е радиационната диаграма на насочената антена.Антена, която излъчва еднакво във всички посоки, ще има насоченост, равна на 1. (Това е еквивалентно на нула децибела -0 dB).
Функцията на сферичните координати може да бъде записана като нормализиран модел на излъчване:
[Уравнение 1]
Нормализираният модел на излъчване има същата форма като оригиналния модел на излъчване.Нормализираната диаграма на излъчване се намалява с величина, така че максималната стойност на диаграмата на излъчване да 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 на посоката.Въпреки това, радиационните модели на молекулите са от най-голяма стойност.Знаменателят представлява средната мощност, излъчвана във всички посоки.Тогава уравнението е мярка за пиковата излъчена мощност, разделена на средната.Това дава насоченост на антената.
Насочена парадигма
Като пример, разгледайте следващите две уравнения за диаграмата на излъчване на две антени.
Антена 1
Антена 2
Тези диаграми на излъчване са изобразени на фигура 1. Моля, имайте предвид, че режимът на излъчване е само функция на полярния ъгъл theta(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 тази на втората антена.Следователно очакваме насочеността да бъде по-ниска за първата антена.
фигура 1. Диаграма на диаграма на излъчване на антена.Има 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 математика.
Резултати от изчислението на посоката, 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-приемна антена има 2,707 пъти по-голяма насочена мощност от своя пик в сравнение с ненасочена антена.Антена 1 ще получи 1,273 пъти по-голяма мощност от многопосочна антена.Всепосочните антени се използват като обща справка, въпреки че не съществуват изотропни антени.
Антените за мобилни телефони трябва да имат ниска насоченост, тъй като сигналите могат да идват от всяка посока.За разлика от тях сателитните чинии имат висока насоченост.Сателитната чиния получава сигнали от фиксирана посока.Като пример, ако получите чиния за сателитна телевизия, компанията ще ви каже къде да я насочите и чинията ще получи желания сигнал.
Ще завършим със списък на видовете антени и тяхната насоченост.Това ще ви даде представа каква насоченост е често срещана.
Тип антена Типична насоченост Типична насоченост [децибел] (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
Тарелкова антена 10-10 000 10-40
Както показват данните по-горе, насочеността на антената варира значително.Ето защо е важно да разберете насочеността, когато избирате най-добрата антена за вашето конкретно приложение.Ако трябва да изпратите или получите енергия от няколко 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 компютърен безжичен достъп до Интернет.Обратно, ако извършвате дистанционно наблюдение или насочен трансфер на енергия, тогава ще е необходима силно насочена антена.Силно насочените антени ще увеличат максимално преноса на мощност 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 за антената е, че имате нужда от електрически малка антена, за да произведете ниска насоченост.Тоест, ако използвате антена с общ размер 0,25 - 0,5 дължина на вълната, тогава ще минимизирате насочеността.Полувълновите диполни антени или слот антените с половин дължина на вълната обикновено имат насоченост под 3 dB.Това е толкова ниско като насоченост, която можете да получите на практика.
В крайна сметка не можем да направим антени, по-малки от една четвърт дължина на вълната, без да намалим ефективността на антената и честотната лента на антената.Ефективността на антената и честотната лента на антената ще бъдат обсъдени в следващите глави.
За антена с висока насоченост ще ни трябват антени с различни размери на дължината на вълната.Такива като сателитни антени и рупорни антени имат висока насоченост.Това отчасти се дължи на факта, че те са с много дължини на вълната.
Защо така?В крайна сметка причината е свързана със свойствата на преобразуването на Фурие.Когато вземете трансформацията на Фурие на кратък импулс, получавате широк спектър.Тази аналогия не присъства при определяне на диаграмата на излъчване на антена.Диаграмата на излъчване може да се разглежда като трансформация на Фурие 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 напрежение или разпределение на 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
