Směrovost je základním parametrem antény.Toto je míra toho, jak je vyzařovací diagram směrové antény.Anténa, která vyzařuje rovnoměrně do všech směrů, bude mít směrovost rovnou 1. (To odpovídá nule decibelů -0 dB).
Funkci sférických souřadnic lze zapsat jako normalizovaný vyzařovací diagram:
[Rovnice 1]
Normalizovaný vyzařovací diagram má stejný tvar jako původní vyzařovací diagram.Normalizovaný vyzařovací diagram je redukován o velikost tak, že maximální hodnota vyzařovacího diagramu je rovna 1. (Největší je rovnice [1] z "F").Matematicky je vzorec pro směrovost (typ "D") zapsán jako:
Může se to zdát jako složitá směrová rovnice.Největší hodnotu však mají vyzařovací diagramy molekul.Jmenovatel představuje průměrný výkon vyzářený ve všech směrech.Rovnice je pak mírou špičkového vyzařovaného výkonu děleného průměrem.To dává anténě směrovost.
Směrové paradigma
Jako příklad uvažujme následující dvě rovnice pro vyzařovací diagram dvou antén.
Anténa 1
Anténa 2
Tyto diagramy záření jsou vyneseny na obrázku 1. Vezměte prosím na vědomí, že mód záření je pouze funkcí polárního úhlu theta(θ) Diagram záření není funkcí azimutu.(Azimutální vyzařovací diagram zůstává nezměněn).Vyzařovací diagram první antény je méně směrový než vyzařovací diagram druhé antény.Proto očekáváme, že u první antény bude směrovost nižší.
obrázek 1. Schéma vyzařovacího diagramu antény.Má vysokou směrovost?
Pomocí vzorce [1] můžeme vypočítat, že anténa má vyšší směrovost.Abyste si ověřili své porozumění, přemýšlejte o obrázku 1 a o tom, co je směrovost.Poté bez použití matematiky určete, která anténa má vyšší směrovost.
Výsledky směrového výpočtu, použijte vzorec [1]:
Výpočet směrové antény 1, 1,273 (1,05 dB).
Výpočet směrové antény 2, 2,707 (4,32 dB).
Zvýšená směrovost znamená více zaměřenou nebo směrovou anténu.To znamená, že 2-přijímací anténa má 2,707 násobek směrového výkonu svého vrcholu než všesměrová anténa.Anténa 1 bude mít 1,273krát větší výkon než všesměrová anténa.Všesměrové antény se používají jako běžná reference, i když neexistují žádné izotropní antény.
Antény mobilních telefonů by měly mít nízkou směrovost, protože signály mohou přicházet z jakéhokoli směru.Naproti tomu satelitní paraboly mají vysokou směrovost.Satelitní parabola přijímá signály z pevného směru.Například, pokud si pořídíte parabolu satelitní televize, společnost vám řekne, kam ji namířit, a parabola bude přijímat požadovaný signál.
Skončíme výčtem typů antén a jejich směrovostí.To vám dá představu o tom, jaká směrovost je běžná.
Typ antény Typická směrovost Typická směrovost [decibel] (dB)
Krátká dipólová anténa 1,5 1,76
Půlvlnná dipólová anténa 1,64 2,15
Patch (mikropásková anténa) 3,2-6,3 5-8
Klaksónová anténa 10-100 10-20
Parabolická anténa 10-10 000 10-40
Jak ukazují údaje výše, směrovost antény se velmi liší.Proto je důležité porozumět směrovosti při výběru nejlepší antény pro vaši konkrétní aplikaci.Pokud potřebujete posílat nebo přijímat energii z více směrů v jednom směru, měli byste navrhnout anténu s nízkou směrovostí.Příklady aplikací pro nízkosměrové antény zahrnují autorádia, mobilní telefony a počítačový bezdrátový přístup k internetu.Naopak, pokud provádíte dálkový průzkum Země nebo cílený přenos energie, pak bude vyžadována vysoce směrová anténa.Vysoce směrové antény maximalizují přenos energie z požadovaného směru a redukují signály z nežádoucích směrů.
Předpokládejme, že chceme anténu s nízkou směrovostí.Jak to uděláme?
Obecným pravidlem teorie antén je, že potřebujete elektricky malou anténu, abyste vytvořili nízkou směrovost.To znamená, že pokud použijete anténu o celkové velikosti 0,25 - 0,5 vlnové délky, pak budete minimalizovat směrovost.Půlvlnné dipólové antény nebo půlvlnné štěrbinové antény mají typicky méně než 3 dB směrovost.To je tak nízká jako směrovost, kterou můžete získat v praxi.
Nakonec nemůžeme udělat antény menší než čtvrtina vlnové délky, aniž bychom snížili účinnost antény a šířku pásma antény.Účinnost antény a šířka pásma antény budou diskutovány v dalších kapitolách.
Pro anténu s vysokou směrovostí budeme potřebovat antény mnoha vlnových délek.Například satelitní antény a rohové antény mají vysokou směrovost.Je to částečně proto, že mají mnoho vlnových délek.
proč tomu tak je?Důvod nakonec souvisí s vlastnostmi Fourierovy transformace.Když vezmete Fourierovu transformaci krátkého pulzu, získáte široké spektrum.Tato analogie není přítomna při určování vyzařovacího diagramu antény.Vyzařovací diagram si lze představit jako Fourierovu transformaci rozložení proudu nebo napětí podél antény.Proto mají malé antény široké vyzařovací diagramy (a nízkou směrovost).Antény s velkým rovnoměrným rozložením napětí nebo proudu Velmi směrové vzory (a vysoká směrovost).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Webové stránky: www.rf-miso.com
Čas odeslání: List-07-2023
