Усмерност је основни параметар антене. Ово је мера дијаграма зрачења усмерене антене. Антена која подједнако зрачи у свим правцима имаће усмерност једнаку 1. (Ово је еквивалентно нула децибела -0 dB).
Функција сферних координата може се записати као нормализовани дијаграм зрачења:
[Једначина 1]
Нормализовани дијаграм зрачења има исти облик као и оригинални дијаграм зрачења. Нормализовани дијаграм зрачења се смањује за величину тако да је максимална вредност дијаграма зрачења једнака 1. (Највећа је једначина [1] од "F"). Математички, формула за усмереност (тип "D") се пише као:
Ово може изгледати као компликована једначина усмеравања. Међутим, дијаграми зрачења молекула су од највеће вредности. Именилац представља просечну снагу зрачења у свим правцима. Једначина је тада мера вршне зрачене снаге подељене са просеком. Ово даје усмереност антене.
Усмерена парадигма
Као пример, размотримо следеће две једначине за дијаграм зрачења две антене.
Антена 1
Антена 2
Ови дијаграми зрачења су приказани на слици 1. Имајте на уму да је мод зрачења само функција поларног угла тэта(θ). Диаграм зрачења није функција азимута. (Азимутални дијаграм зрачења остаје непромењен). Диаграм зрачења прве антене је мање усмерен него дијаграм зрачења друге антене. Стога очекујемо да ће усмереност бити нижа за прву антену.
слика 1. Дијаграм дијаграма зрачења антене. Да ли има високу усмереност?
Користећи формулу [1], можемо израчунати да антена има већу усмерљивост. Да бисте проверили своје разумевање, размислите о слици 1 и шта је усмерљивост. Затим одредите која антена има већу усмерљивост без употребе математике.
Резултати усмереног прорачуна, користите формулу [1]:
Прорачун усмерене антене 1, 1,273 (1,05 dB).
Прорачун усмерене антене 2, 2,707 (4,32 dB).
Повећана усмереност значи фокусиранију или усмеренију антену. То значи да антена са 2 пријемна канала има 2,707 пута већу усмерену снагу од свог врха него омнидирекциона антена. Антена 1 ће добити 1,273 пута већу снагу од омнидирекционе антене. Омнидирекционе антене се користе као заједничка референца иако не постоје изотропне антене.
Антене мобилних телефона треба да имају ниску усмереност јер сигнали могу долазити из било ког правца. Насупрот томе, сателитске антене имају високу усмереност. Сателитска антена прима сигнале из фиксног правца. На пример, ако набавите сателитску ТВ антену, компанија ће вам рећи где да је усмерите и антена ће примити жељени сигнал.
Завршићемо са листом типова антена и њихове усмерености. Ово ће вам дати представу о томе која је усмереност уобичајена.
Тип антене Типична усмереност Типична усмереност [децибел] (dB)
Кратка диполна антена 1,5 1,76
Полуталасна диполна антена 1,64 2,15
Пач (микротракаста антена) 3,2-6,3 5-8
Рожна антена 10-100 10-20
Сателитна антена 10-10.000 10-40
Као што горе наведени подаци показују, усмереност антене значајно варира. Стога је важно разумети усмереност при одабиру најбоље антене за вашу специфичну примену. Ако треба да шаљете или примате енергију из више праваца у једном смеру, онда би требало да дизајнирате антену са ниском усмереношћу. Примери примене за антене са ниском усмереношћу укључују ауто-радио уређаје, мобилне телефоне и бежични приступ интернету преко рачунара. Насупрот томе, ако радите даљинско очитавање или циљани пренос снаге, онда ће бити потребна високо усмерена антена. Високо усмерене антене ће максимизирати пренос снаге из жељеног правца и смањити сигнале из нежељених праваца.
Претпоставимо да желимо антену са ниском усмереношћу. Како то да урадимо?
Опште правило теорије антена је да вам је потребна електрично мала антена да бисте произвели ниску усмерљивост. То јест, ако користите антену укупне величине од 0,25 - 0,5 таласне дужине, онда ћете минимизирати усмерљивост. Полуталасне диполне антене или прорезне антене са пола таласне дужине обично имају усмерљивост мању од 3 dB. Ово је најнижа усмерљивост коју можете добити у пракси.
На крају крајева, не можемо направити антене мање од четвртине таласне дужине без смањења ефикасности антене и пропусног опсега антене. Ефикасност антене и пропусни опсег антене биће размотрени у будућим поглављима.
За антену са високом усмереношћу, биће нам потребне антене различитих величина таласних дужина. Као што су сателитске антене и рупарне антене, имају високу усмереност. То је делимично зато што су различитих таласних дужина.
Зашто је то тако? На крају крајева, разлог има везе са својствима Фуријеове трансформације. Када узмете Фуријеову трансформацију кратког импулса, добијате широк спектар. Ова аналогија није присутна при одређивању дијаграма зрачења антене. Дијаграм зрачења се може сматрати Фуријеовом трансформацијом расподеле струје или напона дуж антене. Стога, мале антене имају широке дијаграме зрачења (и ниску усмереност). Антене са великом униформном расподелом напона или струје Веома усмерени дијаграми (и висока усмереност).
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Веб-сајт: www.rf-miso.com
Време објаве: 07.11.2023.
