Teoria anten - podstawowe parametry
W tym rozdziale omówiono podstawowe parametry komunikacji, aby mieć lepsze pojęcie o komunikacji bezprzewodowej za pomocą anten. Komunikacja bezprzewodowa odbywa się w postaci fal. Dlatego musimy przyjrzeć się właściwościom fal w komunikacji.
W tym rozdziale omówimy następujące parametry -
- Frequency
- Wavelength
- Dopasowania impedancji
- VSWR i moc odbita
- Bandwidth
- Procentowa przepustowość
- Intensywność promieniowania
Teraz poznajmy je szczegółowo.
Częstotliwość
Zgodnie ze standardową definicją „Częstotliwość powtarzania się fali w określonym okresie czasu nazywa się as frequency. ”
Po prostu częstotliwość odnosi się do procesu, jak często zdarzenie występuje. Okresowa fala powtarza się po każdym‘T’ sekund (okres czasu). Frequency okresowej fali to nic innego jak odwrotność okresu czasu (T).
Wyrażenie matematyczne
Matematycznie jest napisane tak, jak pokazano poniżej.
$$ f = \ frac {1} {T} $$Gdzie
f jest częstotliwością okresowej fali.
T to okres, w którym fala się powtarza.
Jednostki
Jednostką częstotliwości jest Hertz, w skrócie Hz.
Podana powyżej liczba przedstawia falę sinusoidalną, która jest wykreślona tutaj dla napięcia w miliwoltach w funkcji czasu w milisekundach. Fala ta powtarza się co 2 milisekundy. Zatem okres, T = 2t milisekund i częstotliwość, $ f = \ frac {1} {2T} KHz $
Długość fali
Zgodnie ze standardową definicją „Odległość między dwoma kolejnymi punktami maksymalnymi (grzbietami) lub między dwoma kolejnymi punktami minimalnymi (dolinami) jest nazywana wavelength. ”
Po prostu odległość między dwoma natychmiastowymi dodatnimi szczytami lub dwoma natychmiastowymi ujemnymi szczytami to nic innego jak długość tej fali. Można go określić jakoWavelength.
Poniższy rysunek przedstawia okresowy przebieg. Plikwavelength (λ)i amplitudę zaznaczono na rysunku. Im wyższa częstotliwość, tym mniejsza będzie długość fali i odwrotnie.
Wyrażenie matematyczne
Wzór na długość fali to:
$$ \ lambda = \ frac {c} {f} $$Gdzie
λ to długość fali
c to prędkość światła (3 $ * 10 ^ {8} $ metry / sekundę)
f to częstotliwość
Jednostki
Długość fali λjest wyrażana w jednostkach długości, takich jak metry, stopy lub cale. Powszechnie używanym terminem jestmeters.
Dopasowania impedancji
Zgodnie ze standardową definicją, „Przybliżona wartość impedancji nadajnika, gdy jest równa przybliżonej wartości impedancji odbiornika lub odwrotnie, jest określana jako Impedance matching. ”
Konieczne jest dopasowanie impedancji między anteną a obwodem. Impedancja anteny, linii transmisyjnej i obwodów powinny być zgodnemaximum power transfer odbywa się między anteną a odbiornikiem lub nadajnikiem.
Konieczność dopasowania
Urządzenie rezonansowe to takie, które daje lepszą moc wyjściową w pewnym wąskim paśmie częstotliwości. Anteny są takieresonant devices których impedancja, jeśli zostanie dopasowana, zapewnia lepszą wydajność.
Moc wypromieniowana przez antenę będzie efektywnie wypromieniowywana, jeśli antenna impedance odpowiada impedancji wolnej przestrzeni.
Dla receiver antennaimpedancja wyjściowa anteny powinna być zgodna z impedancją wejściową obwodu wzmacniacza odbiornika.
Dla transmitter antennaimpedancja wejściowa anteny powinna być zgodna z impedancją wyjściową wzmacniacza nadajnika, wraz z impedancją linii transmisyjnej.
Jednostki
Jednostką impedancji (Z) jest Ohms.
VSWR i moc odbita
Zgodnie ze standardową definicją: „Stosunek maksymalnego napięcia do minimalnego napięcia fali stojącej jest znany jako Voltage Standing Wave Ratio. ”
Jeśli impedancja anteny, linii transmisyjnej i obwodów nie pasują do siebie, moc nie będzie efektywnie wypromieniowywana. Zamiast tego część mocy jest odbijana z powrotem.
Kluczowe cechy to -
Termin, który wskazuje na niedopasowanie impedancji, to VSWR.
VSWRoznacza stosunek napięcia fali stojącej. Nazywa się to również jakoSWR.
Im wyższa niedopasowanie impedancji, tym wyższa będzie wartość VSWR.
Idealna wartość VSWR powinna wynosić 1: 1 dla skutecznego promieniowania.
Moc odbita to moc zmarnowana z mocy do przodu. Zarówno moc odbita, jak i VSWR wskazują na to samo.
Pasmo
Zgodnie ze standardową definicją „pasmo częstotliwości o określonej długości fali, określone dla danej komunikacji, jest znane jako bandwidth. ”
Sygnał nadawany lub odbierany odbywa się w zakresie częstotliwości. Ten konkretny zakres częstotliwości jest przydzielany do konkretnego sygnału, aby inne sygnały nie zakłócały jego transmisji.
Bandwidth to pasmo częstotliwości między wyższymi i niższymi częstotliwościami, w których nadawany jest sygnał.
Raz przydzielona przepustowość nie może być używana przez innych.
Całe widmo jest podzielone na pasma, które można przydzielić do różnych nadajników.
Przepustowość, którą właśnie omówiliśmy, można również nazwać jako Absolute Bandwidth.
Procent przepustowości
Zgodnie ze standardową definicją „Stosunek bezwzględnej szerokości pasma do środkowej częstotliwości tego pasma można określić jako percentage bandwidth. ”
Określona częstotliwość w paśmie częstotliwości, przy której siła sygnału jest maksymalna, nazywana jest jako resonant frequency. Nazywa się to również jakocenter frequency (fC) zespołu.
Wyższe i niższe częstotliwości są oznaczone jako fH and fL odpowiednio.
Bezwzględna szerokość pasma jest określona przez: fH - fL.
Aby wiedzieć, jak szerokie jest pasmo fractional bandwidth lub percentage bandwidth musi zostać obliczona.
Wyrażenie matematyczne
Plik Percentage bandwidth jest obliczana, aby wiedzieć, jakie zmiany częstotliwości może obsłużyć dany komponent lub system.
$$ Percentage \ bandwidth = \ frac {absolut \ bandwidth} {częstotliwość środkowa} = \ frac {f_ {H} - f_ {L}} {f_ {c}} $$Gdzie
$ {f_ {H}} $ to wyższa częstotliwość
$ {f_ {L}} $ to niższa częstotliwość
$ {f_ {c}} $ to częstotliwość środkowa
Im wyższa procentowa przepustowość, tym szersza będzie przepustowość kanału.
Intensywność promieniowania
„Radiation intensity definiuje się jako moc na jednostkę kąta bryłowego ”
Promieniowanie emitowane z anteny, które jest bardziej intensywne w określonym kierunku, wskazuje na maksymalne natężenie tej anteny. Emisja promieniowania w maksymalnym możliwym stopniu to nic innego jak jego natężenie.
Wyrażenie matematyczne
Natężenie promieniowania uzyskuje się przez pomnożenie wypromieniowanej mocy przez kwadrat odległości promieniowej.
$$ U = r ^ {2} \ times W_ {rad} $$Gdzie
U jest intensywnością promieniowania
r to odległość promieniowa
Wrad jest moc wypromieniowana.
Powyższe równanie określa natężenie promieniowania anteny. Funkcja odległości promieniowej jest również oznaczona jakoΦ.
Jednostki
Jednostką natężenia promieniowania jest Watts/steradian lub Watts/radian2.