Вести - Теорија антена – Основни параметри

Ово поглавље представља основне параметре бежичне комуникације, са циљем да пружи боље разумевање улоге антена у комуникационим системима. Бежична комуникација се одвија у облику електромагнетних таласа, што чини неопходним разумевање карактеристика простирања таласа.

У овом поглављу ћемо размотрити следеће параметре:

• Учесталост
• Таласна дужина
• Усклађивање импедансе
•VSWR и рефлектована снага
• Пропусни опсег
• Процентуални пропусни опсег
• Интензитет зрачења

А сада, хајде да их детаљно погледамо.

Учесталост：

Према стандардној дефиницији, фреквенција је број понављања таласа по јединици времена. Једноставно речено, фреквенција описује колико често се догађај дешава. Периодични талас се понавља сваких T секунди (један период), а његова фреквенција је реципрочна вредност временског периода T.

Математички, то изгледа овако:

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

• F представља фреквенцију периодичног таласа, док

•T је време потребно за завршетак једног пуног циклуса.

Фреквенција се мери у херцима, скраћено Hz.

Горња слика илуструје синусни талас, приказујући напон (у mV) као функцију времена (у ms). Овај таласни облик се понавља сваких 2t милисекунди; стога је његов период T = 2t ms, а његова фреквенција f = 1/(2t) kHz.

Таласна дужина:

Према стандардној дефиницији, растојање између два узастопна врха или два узастопна дола назива се таласна дужина.

Једноставно речено, таласна дужина је растојање између два суседна позитивна врха или два суседна негативна врха. Слика испод приказује периодични таласни облик, са означеном таласном дужином (λ) и амплитудом. Што је фреквенција већа, то је таласна дужина краћа и обрнуто.

Формула за таласну дужину је:

$$\ламбда = \фрац{ц}{ф}$$

•λ представља таласну дужину

•C је брзина светлости ($3 \пута 10^8$ метара у секунди)

• F је фреквенција

Таласна дужина λ се изражава у јединицама дужине, као што су метри, стопе или инчи. Уобичајена јединица је метар.

Усклађивање импедансе:

Према стандардној дефиницији, подударање импедансе се дешава када је импеданса предајника приближно једнака импеданси пријемника.

Потребно је усклађивање импедансе између антене и кола. Импедансе антене, далековода и кола треба да буду усклађене како би се постигао максималан пренос снаге између антене и пријемника или предајника.

Неопходност подударања
Резонантни уређаји су способни да испоруче оптималан излаз у оквиру одређених ускопојасних фреквенција. Као резонантни уређај, антена може постићи боље излазне перформансе када је њена импеданса правилно усклађена.

• Када импеданса антене одговара импеданси слободног простора, снага коју зрачи антена биће ефикасно пренета

• За пријемну антену, њена излазна импеданса треба да се подудара са улазном импедансом кола појачавача пријемног сигнала

• За предајну антену, њена улазна импеданса треба да се подудара са излазном импедансом предајног појачавача, као и са карактеристичном импедансом далековода

Импеданса се мери у омима, означена симболом Z.

VSWR и рефлектована снага：

Према стандардној дефиницији, однос максималног напона и минималног напона у стојећем таласу назива се однос напонског стојећег таласа (VSWR).

Када су импедансе антене, далековода и кола неусклађене, снага се не може ефикасно зрачити; уместо тога, део снаге се рефлектује назад.

Главне карактеристике су —

• Параметар који указује на степен неусклађености импедансе назива се однос напонског стојећег таласа (VSWR)

•VSWR је скраћеница од односа напонског стојећег таласа и такође се често назива SWR

• Што је већа неусклађеност импедансе, већа је вредност VSWR-а

• Да би се постигло ефикасно зрачење, идеална вредност VSWR је 1:1

• Рефлектована снага се односи на део снаге која се губи. Рефлектована снага и VSWR у суштини описују исти физички феномен из различитих перспектива

Пропусни опсег:

Према стандардној дефиницији, фреквентни опсег унутар одређеног опсега таласних дужина додељен за одређену комуникацију назива се пропусни опсег.

Када се сигнал преноси или прима, он ради у одређеном фреквентном опсегу. Овај специфични фреквентни опсег је додељен одређеном сигналу како би се спречило сметње од других сигнала током преноса.

• Пропусни опсег се односи на фреквентни опсег између високофреквентне и нискофреквентне границе преноса сигнала

• Када се пропусни опсег једном додели, други га не могу користити

• Читав спектар је подељен на сегменте пропусног опсега, сваки додељен различитим предајницима

Пропусни опсег о коме смо управо говорили може се назвати и апсолутним пропусним опсегом.

Проценат пропусног опсега:

Према стандардној дефиницији, однос апсолутног пропусног опсега и његове централне фреквенције назива се процентни пропусни опсег.

Фреквенција унутар опсега на којој јачина сигнала достиже свој максимум назива се резонантна фреквенција, позната и као централна фреквенција опсега, означена као fC.

• Виша и нижа фреквенција опсега су означене као fH и fL, респективно

•Апсолутни пропусни опсег је дат са fH − fL

• Да би се проценила ширина фреквентног опсега, потребно је израчунати његов фракциони пропусни опсег или процентуални пропусни опсег

Процентуални пропусни опсег се израчунава да би се разумео опсег фреквентних варијација које компонента или систем може да поднесе.

•fH означава вишу фреквенцију

•fL означава нижу фреквенцију

•fc означава централну фреквенцију

Што је већи проценат пропусног опсега, то је шири пропусни опсег канала.

Интензитет зрачења:

Интензитет зрачења је дефинисан као снага зрачења по јединици просторног угла.

Антена интензивније зрачи у одређеним правцима, који одговарају њеном максималном интензитету зрачења. Максимални могући домет зрачења карактерише интензитет зрачења.

Математички израз
Интензитет зрачења се добија множењем густине зрачене снаге квадратом радијалне удаљености: