Теория антенн - основные параметры

В этой главе обсуждаются основные параметры связи, чтобы получить лучшее представление о беспроводной связи с использованием антенн. Беспроводная связь осуществляется в виде волн. Следовательно, нам нужно взглянуть на свойства волн в коммуникациях.

В этой главе мы собираемся обсудить следующие параметры -

Frequency
Wavelength
Согласование импеданса
КСВН и отраженная мощность
Bandwidth
Процент пропускной способности
Интенсивность излучения

Теперь давайте изучим их подробнее.

Частота

Согласно стандартному определению, «частота повторения волны в течение определенного периода времени называется frequency. »

Проще говоря, частота относится к тому, как часто происходит событие. Периодическая волна повторяется после каждого‘T’ секунды (период времени). Frequency периодической волны есть не что иное, как величина, обратная периоду времени (T).

Математическое выражение

Математически это записано так, как показано ниже.

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

куда

f - частота периодической волны.
T - период времени, в течение которого волна повторяется.

Единицы

Единица измерения частоты: Hertz, сокращенно Hz.

Цифра, приведенная выше, представляет собой синусоидальную волну, которая отображается здесь для напряжения в милливольтах в зависимости от времени в миллисекундах. Эта волна повторяется каждые 2t миллисекунды. Итак, период времени T = 2t миллисекунд и частота $ f = \ frac {1} {2T} KHz $

Длина волны

Согласно стандартному определению, «расстояние между двумя последовательными точками максимума (вершинами) или между двумя последовательными точками минимума (впадинами) называется расстоянием. wavelength. »

Проще говоря, расстояние между двумя ближайшими положительными пиками или двумя ближайшими отрицательными пиками - это не что иное, как длина этой волны. Его можно назватьWavelength.

На следующем рисунке показан периодический сигнал. Вwavelength (λ)и амплитуда обозначены на рисунке. Чем выше частота, тем меньше длина волны и наоборот.

Математическое выражение

Формула для длины волны:

$$ \ lambda = \ frac {c} {f} $$

куда

λ это длина волны
c это скорость света (3 * 10 ^ {8} $ метров в секунду)
f частота

Единицы

Длина волны λвыражается в единицах длины, таких как метры, футы или дюймы. Обычно используется терминmeters.

Согласование импеданса

Согласно стандартному определению, «Приблизительное значение импеданса передатчика, когда оно равно приблизительному значению импеданса приемника, или наоборот, оно называется Impedance matching. »

Между антенной и схемой необходимо согласование импеданса. Импеданс антенны, линии передачи и схемы должен соответствовать так, чтобыmaximum power transfer занимает место между антенной и приемником или передатчиком.

Необходимость соответствия

Резонансное устройство - это устройство, которое дает лучший выход в определенной узкой полосе частот. Антенны такиеresonant devices чей импеданс при совпадении обеспечивает лучший выход.

Мощность, излучаемая антенной, будет эффективно излучаться, если antenna impedance соответствует импедансу свободного пространства.
Для receiver antennaвыходное сопротивление антенны должно совпадать с входным сопротивлением схемы усилителя приемника.
Для transmitter antennaвходное сопротивление антенны должно соответствовать выходному сопротивлению усилителя передатчика, а также импедансу линии передачи.

Единицы

Единица измерения импеданса (Z) - Ohms.

КСВН и отраженная мощность

Согласно стандартному определению, «Отношение максимального напряжения к минимальному напряжению в стоячей волне известно как Voltage Standing Wave Ratio. »

Если импеданс антенны, линии передачи и схемы не совпадают друг с другом, то мощность не будет эффективно излучаться. Вместо этого часть мощности отражается обратно.

Ключевые особенности:

Термин, обозначающий несоответствие импеданса, имеет вид VSWR.
VSWRозначает коэффициент стоячей волны напряжения. Его также называютSWR.
Чем выше рассогласование импеданса, тем выше будет значение VSWR.
Идеальное значение КСВН должно быть 1: 1 для эффективного излучения.
Отраженная мощность - это мощность, потраченная впустую из прямой мощности. И отраженная мощность, и КСВ показывают одно и то же.

Пропускная способность

Согласно стандартному определению, «Полоса частот на длине волны, заданная для конкретной связи, известна как bandwidth. »

Сигнал при передаче или приеме осуществляется в диапазоне частот. Этот конкретный диапазон частот назначается конкретному сигналу, поэтому другие сигналы не могут мешать его передаче.

Bandwidth это полоса частот между более высокими и низкими частотами, по которой передается сигнал.
Однажды выделенная полоса пропускания не может использоваться другими.
Весь спектр разделен на полосы пропускания для распределения между различными передатчиками.

Пропускную способность, которую мы только что обсудили, также можно назвать Absolute Bandwidth.

Процент пропускной способности

Согласно стандартному определению, «отношение абсолютной ширины полосы пропускания к центральной частоте этой полосы пропускания можно определить как percentage bandwidth. »

Конкретная частота в полосе частот, на которой мощность сигнала максимальна, называется resonant frequency. Его также называютcenter frequency (fC) группы.

Верхние и нижние частоты обозначаются как f_H and f_L соответственно.
Абсолютная пропускная способность определяется следующим образом: f_H - f_L.
Чтобы узнать, насколько шире пропускная способность, либо fractional bandwidth или percentage bandwidth должен быть рассчитан.

Математическое выражение

В Percentage bandwidth вычисляется, чтобы знать, с какими колебаниями частоты может справиться компонент или система.

$$ Percentage \ bandwidth = \ frac {absolute \ bandwidth} {центральная частота} = \ frac {f_ {H} - f_ {L}} {f_ {c}} $$

куда

$ {f_ {H}} $ выше частота
$ {f_ {L}} $ - более низкая частота
$ {f_ {c}} $ - центральная частота

Чем выше процентная полоса пропускания, тем шире будет пропускная способность канала.

Интенсивность излучения

«Radiation intensity определяется как мощность на единицу телесного угла »

Излучение, исходящее от антенны, которое более интенсивно в определенном направлении, указывает максимальную интенсивность этой антенны. Максимально возможное излучение - это не что иное, как интенсивность излучения.