Direktivitet er en grunnleggende antenneparameter. Dette er et mål på hvordan strålingsmønsteret til en retningsantenne er. En antenne som stråler likt i alle retninger vil ha en retningsevne lik 1. (Dette tilsvarer null desibel -0 dB).
Funksjonen til sfæriske koordinater kan skrives som et normalisert strålingsmønster:
[Ligning 1]
Et normalisert strålingsmønster har samme form som det opprinnelige strålingsmønsteret. Det normaliserte strålingsmønsteret reduseres med størrelse slik at maksimalverdien av strålingsmønsteret er lik 1. (Den største er ligningen [1] av "F"). Matematisk er formelen for retningsbestemt (type "D") skrevet som:
Dette kan virke som en komplisert retningsligning. Imidlertid er strålingsmønstrene til molekyler av størst verdi. Nevneren representerer den gjennomsnittlige effekten som utstråles i alle retninger. Ligningen er da et mål på den maksimale utstrålte effekten delt på gjennomsnittet. Dette gir antennen retningsbestemt.
Retningsbestemt paradigme
Som et eksempel kan du vurdere de neste to ligningene for strålingsmønsteret til to antenner.
Antenne 1
Antenne 2
Disse strålingsmønstrene er plottet i figur 1. Vær oppmerksom på at strålingsmodusen kun er en funksjon av den polare vinkelen theta(θ) Strålingsmønsteret er ikke en funksjon av asimut. (Det asimutale strålingsmønsteret forblir uendret). Strålingsmønsteret til den første antennen er mindre retningsbestemt, da strålingsmønsteret til den andre antennen. Derfor forventer vi at retningsevnen blir lavere for den første antennen.
figur 1. Strålingsmønsterdiagram av en antenne. Har høy retningsevne?
Ved å bruke formel [1] kan vi beregne at antennen har høyere retningsevne. For å sjekke forståelsen din, tenk på figur 1 og hva retningsbestemmelse er. Bestem deretter hvilken antenne som har høyere retningsvirkning uten å bruke noen matematikk.
Retningsberegningsresultater, bruk formel [1]:
Retningsantenne 1 beregning, 1,273 (1,05 dB).
Retningsantenne 2-beregning, 2,707 (4,32 dB).
Økt retningsevne betyr en mer fokusert eller retningsbestemt antenne. Dette betyr at en 2-mottaksantenne har 2,707 ganger retningseffekten av sin topp enn en rundstrålende antenne. Antenne 1 vil få 1.273 ganger kraften til en rundstrålende antenne. Omnidireksjonelle antenner brukes som en vanlig referanse selv om det ikke eksisterer isotrope antenner.
Mobiltelefonantenner bør ha lav retningsevne fordi signaler kan komme fra alle retninger. Derimot har parabolantenner høy retningsevne. En parabol mottar signaler fra en fast retning. For eksempel, hvis du får en parabol med parabol, vil selskapet fortelle deg hvor du skal peke den og parabolen vil motta ønsket signal.
Vi avslutter med en liste over antennetyper og deres retningsbestemmelse. Dette vil gi deg en ide om hvilken retningsbestemmelse som er vanlig.
Antennetype Typisk retningsevne Typisk retningsevne [desibel] (dB)
Kort dipolantenne 1,5 1,76
Halvbølge dipolantenne 1,64 2,15
Patch (mikrostripantenne) 3.2-6.3 5-8
Hornantenne 10-100 10-20
Parabolantenne 10-10 000 10-40
Som dataene ovenfor viser, varierer antennens retningsevne sterkt. Derfor er det viktig å forstå retningsvirkningen når du velger den beste antennen for din spesifikke applikasjon. Hvis du trenger å sende eller motta energi fra flere retninger i én retning, bør du designe en antenne med lav retningsevne. Eksempler på applikasjoner for lavdirektivitetsantenner inkluderer bilradioer, mobiltelefoner og trådløs Internett-tilgang til datamaskiner. Omvendt, hvis du utfører fjernmåling eller målrettet kraftoverføring, vil en sterkt retningsbestemt antenne være nødvendig. Svært retningsbestemte antenner vil maksimere overføringen av kraft fra ønsket retning og redusere signaler fra uønskede retninger.
Anta at vi vil ha en antenne med lav retningsevne. Hvordan gjør vi dette?
Den generelle regelen for antenneteori er at du trenger en elektrisk liten antenne for å produsere lav retningsevne. Det vil si at hvis du bruker en antenne med en total størrelse på 0,25 - 0,5 bølgelengde, så vil du minimere retningsvirkningen. Halvbølgedipolantenner eller halvbølgelengdesporantenner har vanligvis mindre enn 3 dB retningsevne. Dette er så lavt som en retningsvirkning du kan få i praksis.
Til syvende og sist kan vi ikke lage antenner mindre enn en kvart bølgelengde uten å redusere effektiviteten til antennen og båndbredden til antennen. Antenneeffektivitet og antennebåndbredde vil bli diskutert i fremtidige kapitler.
For en antenne med høy retningsevne vil vi trenge antenner med mange bølgelengdestørrelser. Slik som parabolantenner og hornantenner har høy retningsevne. Dette er delvis fordi de er mange bølgelengder lange.
hvorfor er det det? Til syvende og sist har årsaken å gjøre med egenskapene til Fourier-transformasjonen. Når du tar Fourier-transformasjonen av en kort puls, får du et bredt spekter. Denne analogien er ikke til stede for å bestemme strålingsmønsteret til en antenne. Strålingsmønsteret kan betraktes som Fourier-transformasjonen av fordelingen av strøm eller spenning langs antennen. Derfor har små antenner brede strålingsmønstre (og lav retningsevne). Antenner med stor jevn spennings- eller strømfordeling Svært retningsmønstre (og høy retningsevne).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Nettsted: www.rf-miso.com
Innleggstid: Nov-07-2023
