Directivitatea este un parametru fundamental al antenei.Aceasta este o măsură a modului în care este modelul de radiație al unei antene direcționale.O antenă care radiază în mod egal în toate direcțiile va avea o directivitate egală cu 1. (Acest lucru este echivalent cu zero decibeli -0 dB).
Funcția coordonatelor sferice poate fi scrisă ca un model de radiație normalizat:
[Ecuația 1]
Un model de radiație normalizat are aceeași formă ca și modelul de radiație original.Modelul de radiație normalizat este redus în mărime astfel încât valoarea maximă a diagramei de radiație este egală cu 1. (Cea mai mare este ecuația [1] a lui "F").Din punct de vedere matematic, formula pentru direcționalitate (tip "D") este scrisă astfel:
Aceasta poate părea o ecuație direcțională complicată.Cu toate acestea, modelele de radiație ale moleculelor sunt de cea mai mare valoare.Numitorul reprezintă puterea medie radiată în toate direcțiile.Ecuația este apoi o măsură a puterii radiate de vârf împărțită la medie.Acest lucru dă directivitate antenei.
Paradigma direcțională
Ca exemplu, luați în considerare următoarele două ecuații pentru diagrama de radiație a două antene.
Antena 1
Antena 2
Aceste modele de radiație sunt reprezentate în Figura 1. Vă rugăm să rețineți că modul de radiație este doar o funcție a unghiului polar theta(θ) Modelul de radiație nu este o funcție de azimut.(Diagrama de radiație azimutală rămâne neschimbată).Modelul de radiație al primei antene este mai puțin direcțional, apoi modelul de radiație al celei de-a doua antene.Prin urmare, ne așteptăm ca directivitatea să fie mai mică pentru prima antenă.
figura 1. Diagrama diagramei de radiație a unei antene.Are direcționalitate ridicată?
Folosind formula [1], putem calcula că antena are o directivitate mai mare.Pentru a vă verifica înțelegerea, gândiți-vă la Figura 1 și la ce este direcționalitatea.Apoi determinați care antenă are o directivitate mai mare fără a utiliza nicio matematică.
Rezultatele calculului direcțional, utilizați formula [1]:
Calcul antenă direcțională 1, 1.273 (1.05 dB).
Calcul antenă direcțională 2, 2.707 (4.32 dB).
O directivitate crescută înseamnă o antenă mai focalizată sau direcțională.Aceasta înseamnă că o antenă cu 2 recepții are de 2,707 ori puterea direcțională a vârfului său decât o antenă omnidirecțională.Antena 1 va primi de 1.273 de ori puterea unei antene omnidirecționale.Antenele omnidirecționale sunt folosite ca referință comună, chiar dacă nu există antene izotrope.
Antenele pentru telefoane mobile ar trebui să aibă o directivitate scăzută deoarece semnalele pot veni din orice direcție.În schimb, antene satelit au o directivitate ridicată.O antenă de satelit primește semnale dintr-o direcție fixă.De exemplu, dacă primiți o antenă TV prin satelit, compania vă va spune unde să o îndreptați și antena va primi semnalul dorit.
Vom încheia cu o listă de tipuri de antene și directivitatea acestora.Acest lucru vă va oferi o idee despre ce direcționalitate este comună.
Tip antenă Directivitate tipică Directivitate tipică [decibeli] (dB)
Antenă dipol scurtă 1,5 1,76
Antenă dipol semiundă 1,64 2,15
Patch (antenă microbandă) 3.2-6.3 5-8
Antena claxon 10-100 10-20
Antena parabola 10-10.000 10-40
După cum arată datele de mai sus, directivitatea antenei variază foarte mult.Prin urmare, este important să înțelegeți directivitatea atunci când selectați cea mai bună antenă pentru aplicația dumneavoastră specifică.Dacă trebuie să trimiteți sau să primiți energie din mai multe direcții într-o direcție, atunci ar trebui să proiectați o antenă cu directivitate scăzută.Exemple de aplicații pentru antenele cu directivitate scăzută includ radiouri de mașină, telefoane mobile și acces la internet wireless la computer.Dimpotrivă, dacă efectuați teledetecție sau transfer de putere țintit, atunci va fi necesară o antenă cu direcție puternică.Antenele foarte direcționale vor maximiza transferul de putere din direcția dorită și vor reduce semnalele din direcții nedorite.
Să presupunem că vrem o antenă cu directivitate scăzută.Cum facem asta?
Regula generală a teoriei antenei este că aveți nevoie de o antenă electrică mică pentru a produce o directivitate scăzută.Adică, dacă utilizați o antenă cu o dimensiune totală de 0,25 - 0,5 lungime de undă, atunci veți minimiza directivitatea.Antenele dipol cu jumătate de undă sau antenele cu slot cu jumătate de lungime de undă au de obicei o directivitate mai mică de 3 dB.Aceasta este la fel de scăzută ca o direcționalitate pe care o puteți obține în practică.
În cele din urmă, nu putem face antene mai mici de un sfert de lungime de undă fără a reduce eficiența antenei și lățimea de bandă a antenei.Eficiența antenei și lățimea de bandă a antenei vor fi discutate în capitolele viitoare.
Pentru o antenă cu directivitate mare, vom avea nevoie de antene cu multe lungimi de undă.Cum ar fi antenele antene satelit și antenele corn au o directivitate ridicată.Acest lucru se datorează parțial pentru că au multe lungimi de undă.
de ce este asta?În cele din urmă, motivul are de-a face cu proprietățile transformării Fourier.Când luați transformata Fourier a unui impuls scurt, obțineți un spectru larg.Această analogie nu este prezentă în determinarea modelului de radiație al unei antene.Modelul de radiație poate fi considerat ca transformata Fourier a distribuției curentului sau tensiunii de-a lungul antenei.Prin urmare, antenele mici au modele de radiație largi (și directivitate scăzută).Antene cu distribuție mare uniformă de tensiune sau curent Modele foarte direcționale (și directivitate ridicată).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon:0086-028-82695327
Site: www.rf-miso.com
Ora postării: 07-nov-2023
