Lý thuyết ăng ten - Các thông số cơ bản

Các tham số giao tiếp cơ bản được thảo luận trong chương này để có một ý tưởng tốt hơn về giao tiếp không dây sử dụng ăng-ten. Giao tiếp không dây được thực hiện dưới dạng sóng. Do đó, chúng ta cần xem xét các đặc tính của sóng trong truyền thông.

Trong chương này, chúng ta sẽ thảo luận về các tham số sau:

Frequency
Wavelength
Trở kháng phù hợp
VSWR & công suất phản xạ
Bandwidth
Phần trăm băng thông
Cường độ bức xạ

Bây giờ, chúng ta hãy tìm hiểu chúng một cách chi tiết.

Tần số

Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Tốc độ lặp lại của một làn sóng trong một khoảng thời gian cụ thể, được gọi là frequency. ”

Đơn giản, tần suất đề cập đến quá trình tần suất một sự kiện xảy ra. Một làn sóng tuần hoàn lặp lại chính nó sau mỗi‘T’ giây (khoảng thời gian). Frequency của sóng tuần hoàn không là gì khác ngoài nghịch đảo của khoảng thời gian (T).

Biểu thức toán học

Về mặt toán học, nó được viết như hình dưới đây.

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

Ở đâu

f là tần số của sóng tuần hoàn.
T là khoảng thời gian mà sóng lặp lại.

Các đơn vị

Đơn vị của tần số là Hertz, Được viết tắt là Hz.

Hình trên đại diện cho một sóng sin, được vẽ ở đây cho Điện áp tính bằng milivôn so với thời gian tính bằng mili giây. Sóng này lặp lại sau mỗi 2t mili giây. Vì vậy, khoảng thời gian, T = 2t mili giây và tần suất, $ f = \ frac {1} {2T} KHz $

Bước sóng

Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Khoảng cách giữa hai điểm cực đại liên tiếp (đỉnh) hoặc giữa hai điểm cực tiểu liên tiếp (đáy) được gọi là wavelength. ”

Đơn giản, khoảng cách giữa hai đỉnh dương tức thời hoặc hai đỉnh âm tức thời không là gì khác ngoài độ dài của sóng đó. Nó có thể được gọi làWavelength.

Hình dưới đây cho thấy một dạng sóng tuần hoàn. Cácwavelength (λ)và biên độ được ký hiệu trên hình. Tần số càng cao thì bước sóng càng nhỏ và ngược lại.

Biểu thức toán học

Công thức cho bước sóng là,

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

Ở đâu

λ là bước sóng
c là tốc độ ánh sáng ($ 3 * 10 ^ {8} $ mét / giây)
f là tần số

Các đơn vị

Bước sóng λđược biểu thị bằng các đơn vị đo chiều dài như mét, feet hoặc inch. Thuật ngữ thường được sử dụng làmeters.

Trở kháng phù hợp

Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Giá trị gần đúng của trở kháng của máy phát, khi bằng giá trị gần đúng của trở kháng của máy thu, hoặc ngược lại, nó được gọi là Impedance matching. ”

Sự phù hợp trở kháng là cần thiết giữa ăng ten và mạch. Trở kháng của ăng-ten, đường truyền và mạch điện phải phù hợp đểmaximum power transfer diễn ra giữa anten và máy thu hoặc máy phát.

Sự cần thiết của Kết hợp

Thiết bị cộng hưởng là một thiết bị cho đầu ra tốt hơn ở một dải tần số hẹp nhất định. Ăng-ten là như vậyresonant devices có trở kháng nếu phù hợp, mang lại đầu ra tốt hơn.

Công suất phát ra bởi một ăng-ten, sẽ được bức xạ hiệu quả, nếu antenna impedance phù hợp với trở kháng không gian trống.
Cho một receiver antenna, trở kháng đầu ra của ăng-ten phải khớp với trở kháng đầu vào của mạch khuếch đại máy thu.
Cho một transmitter antenna, trở kháng đầu vào của anten phải phù hợp với trở kháng đầu ra của bộ khuếch đại máy phát, cùng với trở kháng đường truyền.

Các đơn vị

Đơn vị của trở kháng (Z) là Ohms.

VSWR & Công suất phản ánh

Theo định nghĩa tiêu chuẩn, "Tỷ số giữa điện áp lớn nhất và điện áp nhỏ nhất trong sóng dừng được gọi là Voltage Standing Wave Ratio. ”

Nếu trở kháng của anten, đường truyền và mạch điện không khớp với nhau thì công suất sẽ không được bức xạ hiệu quả. Thay vào đó, một số sức mạnh được phản hồi trở lại.

Các tính năng chính là -

Thuật ngữ, chỉ ra sự không phù hợp trở kháng là VSWR.
VSWRlà viết tắt của Voltage Standing Wave Ratio. Nó còn được gọi làSWR.
Sự không phù hợp trở kháng càng cao thì giá trị của VSWR.
Giá trị lý tưởng của VSWR phải là 1: 1 đối với bức xạ hiệu quả.
Công suất phản xạ là công suất hao phí ngoài công suất chuyển tiếp. Cả công suất phản xạ và VSWR đều chỉ ra điều tương tự.

Băng thông

Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Một dải tần số trong bước sóng, được chỉ định cho giao tiếp cụ thể, được gọi là bandwidth. ”

Tín hiệu khi truyền hoặc nhận, được thực hiện trên một dải tần số. Dải tần số cụ thể này được phân bổ cho một tín hiệu cụ thể, để các tín hiệu khác có thể không can thiệp vào quá trình truyền của nó.

Bandwidth là dải tần giữa tần số cao hơn và tần số thấp hơn mà tín hiệu được truyền qua đó.
Băng thông sau khi được phân bổ, không thể được sử dụng bởi người khác.
Toàn bộ phổ được chia thành các băng thông để phân bổ cho các máy phát khác nhau.

Băng thông mà chúng ta vừa thảo luận cũng có thể được gọi là Absolute Bandwidth.

Phần trăm băng thông

Theo định nghĩa tiêu chuẩn, “Tỷ lệ giữa băng thông tuyệt đối với tần số trung tâm của băng thông đó có thể được gọi là percentage bandwidth. ”

Tần số cụ thể trong một dải tần, tại đó cường độ tín hiệu là lớn nhất, được gọi là resonant frequency. Nó còn được gọi làcenter frequency (fC) của Ban nhạc.

Các tần số cao hơn và thấp hơn được biểu thị là f_H and f_L tương ứng.
Băng thông tuyệt đối được đưa ra bởi- f_H - f_L.
Để biết băng thông rộng hơn, fractional bandwidth hoặc là percentage bandwidth phải được tính toán.

Biểu thức toán học

Các Percentage bandwidth được tính toán để biết mức độ biến thiên tần số mà một thành phần hoặc một hệ thống có thể xử lý.

$$ Phần trăm \ băng thông = \ frac {tuyệt đối \ băng thông} {tần số trung tâm} = \ frac {f_ {H} - f_ {L}} {f_ {c}} $$

Ở đâu

$ {f_ {H}} $ có tần suất cao hơn
$ {f_ {L}} $ là tần suất thấp hơn
$ {f_ {c}} $ là tần số trung tâm

Phần trăm băng thông càng cao thì băng thông của kênh càng rộng.

Cường độ bức xạ

“Radiation intensity được định nghĩa là công suất trên một đơn vị góc rắn ”

Bức xạ phát ra từ một ăng-ten có cường độ cao hơn theo một hướng cụ thể, cho biết cường độ tối đa của ăng-ten đó. Việc phát ra bức xạ ở mức tối đa có thể không là gì khác ngoài cường độ bức xạ.