Направленность является фундаментальным параметром антенны.Это мера диаграммы направленности направленной антенны.Антенна, которая излучает одинаково во всех направлениях, будет иметь направленность, равную 1. (Это эквивалентно нулю децибел -0 дБ).
Функцию сферических координат можно записать в виде нормированной диаграммы направленности:
[Уравнение 1]
Нормализованная диаграмма направленности имеет ту же форму, что и исходная диаграмма направленности.Нормализованная диаграмма направленности уменьшается по величине так, что максимальное значение диаграммы направленности становится равным 1. (Наибольшим является уравнение [1] «F»).Математически формула направленности (тип «Д») записывается как:
Это может показаться сложным уравнением направления.Однако наибольшую ценность имеют диаграммы направленности молекул.Знаменатель представляет собой среднюю мощность, излучаемую во всех направлениях.Тогда уравнение представляет собой меру пиковой излучаемой мощности, деленную на среднее значение.Это придает антенне направленность.
Направленная парадигма
В качестве примера рассмотрим следующие два уравнения для диаграммы направленности двух антенн.
Антенна 1
Антенна 2
Эти диаграммы направленности показаны на рисунке 1. Обратите внимание, что режим излучения является функцией только полярного угла тета(θ). Диаграмма направленности не является функцией азимута.(Азимутальная диаграмма направленности остается неизменной).Диаграмма направленности первой антенны менее направленная, чем диаграмма направленности второй антенны.Поэтому мы ожидаем, что направленность первой антенны будет ниже.
Рисунок 1. Диаграмма диаграммы направленности антенны.Имеет высокую направленность?
Используя формулу [1], можно рассчитать, что антенна имеет более высокую направленность.Чтобы проверить свое понимание, подумайте о рисунке 1 и о том, что такое направленность.Затем определите, какая антенна имеет более высокую направленность, не используя никаких математических вычислений.
Результаты направленного расчета, используйте формулу [1]:
Направленная антенна 1 расчет, 1,273 (1,05 дБ).
Расчет направленной антенны 2, 2,707 (4,32 дБ).
Повышенная направленность означает более сфокусированную или направленную антенну.Это означает, что направленная мощность двухприемной антенны в 2,707 раза выше, чем у всенаправленной антенны.Антенна 1 получит в 1,273 раза большую мощность, чем всенаправленная антенна.Всенаправленные антенны используются в качестве общего эталона, хотя изотропных антенн не существует.
Антенны сотовых телефонов должны иметь низкую направленность, поскольку сигналы могут поступать с любого направления.Напротив, спутниковые антенны имеют высокую направленность.Спутниковая антенна принимает сигналы с фиксированного направления.Например, если у вас есть антенна спутникового телевидения, компания скажет вам, куда ее направить, и антенна примет желаемый сигнал.
Закончим списком типов антенн и их направленностью.Это даст вам представление о том, какая направленность является общей.
Тип антенны Типичная направленность Типичная направленность [децибел] (дБ)
Короткая дипольная антенна 1,5 1,76
Полуволновая дипольная антенна 1,64 2,15
Патч (микрополосковая антенна) 3,2-6,3 5-8
Рупорная антенна 10-100 10-20
Параболическая антенна 10–10 000 10–40
Как видно из приведенных выше данных, направленность антенны сильно различается.Поэтому важно понимать направленность при выборе лучшей антенны для вашего конкретного применения.Если вам нужно отправлять или получать энергию с нескольких направлений в одном направлении, вам следует спроектировать антенну с низкой направленностью.Примеры применения антенн с низкой направленностью включают автомобильные радиоприемники, сотовые телефоны и компьютерный беспроводной доступ в Интернет.И наоборот, если вы занимаетесь дистанционным зондированием или целевой передачей энергии, вам потребуется узконаправленная антенна.Высоконаправленные антенны позволят максимизировать передачу мощности в нужном направлении и уменьшить сигналы с нежелательных направлений.
Предположим, нам нужна антенна с низкой направленностью.как нам это сделать?
Общее правило теории антенн заключается в том, что вам нужна электрически маленькая антенна для обеспечения низкой направленности.То есть, если вы используете антенну общим размером 0,25 – 0,5 длины волны, то вы минимизируете направленность.Полуволновые дипольные антенны или полуволновые щелевые антенны обычно имеют направленность менее 3 дБ.Это настолько низкая направленность, которую можно получить на практике.
В конечном счете, мы не можем делать антенны размером менее четверти длины волны без снижения эффективности антенны и ее полосы пропускания.Эффективность антенны и полоса пропускания антенны будут обсуждаться в будущих главах.
Для антенны с высокой направленностью нам понадобятся антенны с разными размерами длин волн.Такие как спутниковые антенны и рупорные антенны имеют высокую направленность.Отчасти это связано с тем, что они имеют длину многих длин волн.
почему это?В конечном итоге причина кроется в свойствах преобразования Фурье.Когда вы выполняете преобразование Фурье короткого импульса, вы получаете широкий спектр.Эта аналогия отсутствует при определении диаграммы направленности антенны.Диаграмму направленности можно рассматривать как преобразование Фурье распределения тока или напряжения вдоль антенны.Следовательно, маленькие антенны имеют широкую диаграмму направленности (и низкую направленность).Антенны с большим равномерным распределением напряжения или тока. Очень диаграмма направленности (и высокая направленность).
E-mail:info@rf-miso.com
Телефон: 0086-028-82695327
Сайт: www.rf-miso.com.
Время публикации: 7 ноября 2023 г.
