'n Antenna is 'n toestel wat dien as 'n koppelvlak tussen 'n elektriese stroombaan en ruimte, wat ontwerp is om elektromagnetiese golwe in 'n sekere frekwensiereeks te stuur en te ontvang in ooreenstemming met sy eie grootte en vorm. Dit is gemaak van metaal, hoofsaaklik koper of aluminium, uitsaaiantennas kan elektriese stroom in elektromagnetiese straling omskakel en omgekeerd. Elke draadlose toestel bevat ten minste een antenna.
Draadlose netwerkradiogolwe
Wanneer die behoefte aan draadlose kommunikasie ontstaan, is 'n antenna nodig. Dit het die vermoë om elektromagnetiese golwe te stuur of te ontvang om te kommunikeer waar 'n bedrade stelsel nie geïnstalleer kan word nie.
Die antenna is die sleutelelement van hierdie draadlose tegnologie. Radiogolwe word maklik geskep en wyd gebruik vir beide binne en buite kommunikasie vanweë hul vermoë om deur geboue te beweeg en lang afstande te reis.
Sleutelkenmerke van uitsaaiantennas:
- Omdat radio-oordrag alomrigting is, is die behoefte aan fisiese passingsender en ontvanger word vereis.
- Die frekwensie van radiogolwe bepaal baie transmissie-eienskappe.
- By lae frekwensies kan golwe maklik deur hindernisse beweeg. Hulle krag daal egter met die omgekeerde vierkant van afstand.
- Golwe met hoër frekwensies word meer geneig om geabsorbeer te word en word op hindernisse weerkaats. As gevolg van die lang transmissiereeks van radiogolwe is steuring tussen uitsendings 'n probleem.
- Op die VLF-, LF- en MF-bande volg golfvoortplanting, ook genoem grondgolwe, die kromming van die Aarde.
- Die maksimum transmissiereekse van hierdie golwe is in die orde van 'n paar honderd kilometer.
- Sendantennas word gebruik vir lae-bandwydte-uitsendings soos amplitudemodulasie (AM)-uitsendings.
- HF- en VHF-bandtransmissies word deur die atmosfeer naby die Aarde se oppervlak geabsorbeer. 'n Deel van die straling, wat luggolf genoem word, versprei egter na buite en opwaarts na die ionosfeer in die boonste atmosfeer. Die ionosfeer bevat geïoniseerde deeltjies wat deur die son se straling gevorm word. Hierdie geïoniseerde deeltjies weerkaats luggolwe terug na die aarde.
Golfvoortplanting
- siglynvoortplanting. Onder alle verspreidingsmetodes is dit die algemeenste. Die golf beweeg die minimum afstand wat met die blote oog gesien kan word. Vervolgens moet jy die sender van die versterker gebruik om die sein te verhoog en dit weer uit te stuur. Sodanige voortplanting sal nie glad verloop as daar enige hindernis in sy transmissiepad is nie. Hierdie transmissie word gebruik vir infrarooi- of mikrogolfuitsendings.
- Grondgolfvoortplanting vanaf 'n uitsaaiantenna. Die voortplanting van die golf na die grond vind plaas langs die kontoer van die Aarde. So 'n golf word 'n direkte golf genoem. Die golf buig soms as gevolg van die Aarde se magneetveld en tref die ontvanger. So 'n golf kan 'n gereflekteerde golf genoem word.
- 'n Golf wat deur die aarde se atmosfeer voortplant, staan as die aardgolf bekend. Die direkte golf en die gereflekteerde golf gee saam 'n sein by die ontvangstasie. Wanneer die golf die ontvanger bereik, stop die vertraging. Daarbenewens word die sein gefiltreer om vervorming en versterking te vermy vir duidelike uitset. Golwe word van een plek af gestuur en waar dit deur baie transceiver-antennas ontvang word.
Antennameting-koördinaatstelsel
Wanneer na plat modelle gekyk word, sal die gebruiker gekonfronteer word met aanwysers van die asimut van die vliegtuig en die hoogte van die vlak van die patroon. Die term asimut kom gewoonlik voor in verband met "horison" of "horisontaal", terwyl die term "hoogte" gewoonlik na "vertikaal" verwys. In die figuur is die xy-vlak die asimutvlak.
Die asimutale vlakpatroon word gemeet wanneer 'n meting gemaak word deur die hele xy-vlak om die transceiver-antenna wat getoets word, te beweeg. 'n Hoogtevlak is 'n vlak ortogonaal tot die xy-vlak, soos die yz-vlak. Die hoogteplan beweeg die hele yz-vlak om die antenna wat getoets word.
Monsters (azimuts en hoogtes) word dikwels as plotte in polêr vertoonkoördinate. Dit gee die gebruiker die vermoë om maklik te visualiseer hoe die antenna in alle rigtings uitstraal, asof dit reeds "gepunt" of gemonteer is. Dit is soms nuttig om stralingspatrone in Cartesiese koördinate te teken, veral wanneer daar veelvuldige sylobbe in patrone is en waar sylobvlakke belangrik is.
Basiese kommunikasie-eienskappe
Antennas is noodsaaklike komponente van enige elektriese stroombaan aangesien hulle die onderlinge verbinding tussen 'n sender en vrye ruimte of tussen vrye ruimte en 'n ontvanger verskaf. Voordat jy oor die tipe antennas praat, moet jy hul eienskappe ken.
Antenna Array - Die sistematiese ontplooiing van antennas wat saamwerk. Die individuele antennas in 'n skikking is gewoonlik van dieselfde tipe en geleë in die nabyheid, op 'n vaste afstand van mekaar. Die skikking laat jou toe om die rigting, beheer van die hoofstrale van bestraling en systrale te verhoog.
Alle antennas is passiewe versterking. Passiewe wins word gemeet in dBi, wat verband hou met 'n teoretiese isotropiese antenna. Daar word geglo dat dit energie eweredig in alle rigtings oordra, maar nie in die natuur bestaan nie. Die wins van 'n ideale halfgolf-dipoolantenna is 2.15 dBi.
EIRP, of die ekwivalente isotropiese uitgestraalde krag van 'n uitsaaiantenna, is 'n maatstaf van die maksimum drywing wat 'n teoretiese isotropiese antenna in die rigting sal uitstraalmaksimum wins. EIRP neem die verliese van kraglyne en verbindings in ag en sluit die werklike wins in. EIRP laat toe om werklike drywing en veldsterktes te bereken as die werklike senderwins en uitsetkrag bekend is.
Antennatoename in aanwysings
Dit word gedefinieer as die verhouding van die kragtoename in 'n gegewe rigting tot die kragtoename van die verwysingsantenna in dieselfde rigting. Dit is standaardpraktyk om 'n isotropiese verkoeler as die verwysingsantenna te gebruik. In hierdie geval sal 'n isotropiese uitstraler verliesloos wees, sy energie eweredig in alle rigtings uitstraal. Dit beteken dat die wins van 'n isotropiese verkoeler G=1 (of 0 dB) is. Dit is algemeen om die dBi (desibels relatief tot 'n isotropiese verkoeler) eenheid te gebruik vir wins relatief tot 'n isotropiese verkoeler.
Die wins, uitgedruk in dBi, word bereken deur die volgende formule te gebruik: GdBi=10Log (GNumeries / GISotropic)=10Log (GNumeries).
Soms word 'n teoretiese dipool as 'n verwysing gebruik, dus sal die eenheid dBd (desibels relatief tot dipool) gebruik word om die wins relatief tot die dipool te beskryf. Hierdie blok word tipies gebruik wanneer dit kom by die versterking van omnirigting-antennas met 'n groter wins. In hierdie geval is hul wins hoër met 2,2 dBi. As die antenna dus 'n wins van 3 dBu het, sal die totale wins 5.2 dBi wees.
3 dB straalwydte
Hierdie bundelwydte (of halfkragbundelwydte) van die antenna word gewoonlik vir elk van die hoofvlakke gespesifiseer. Die 3 dB bundelwydte in elke vlak word gedefinieer as die hoek tussen hooflobpunte wat van maksimum wins met 3 dB verminder word. Straalwydte 3 dB - die hoek tussen die twee blou lyne in die poolarea. In hierdie voorbeeld is die bundelwydte van 3 dB in hierdie vlak ongeveer 37 grade. Wye bundelwydte antennas het tipies lae versterking, terwyl smal bundelwydte antennas 'n hoër versterking het.
Dus, 'n antenna wat die meeste van sy energie in 'n smal straal rig, in ten minste een vlak, sal 'n hoër versterking hê. Die voor-tot-agter-verhouding (F/B) word gebruik as 'n maatstaf van verdienste wat poog om die vlak van bestraling vanaf die agterkant van 'n rigtingantenna te beskryf. Basies is die voor-tot-agter-verhouding die verhouding van die piekwins in die voorwaartse rigting tot die wins 180 grade agter die piek. Natuurlik, op 'n DB-skaal, is die voor-tot-agter-verhouding bloot die verskil tussen die voorwaartse piekwins en die wins 180 grade agter die piek.
Antenneklassifikasie
Daar is baie soorte antennas vir verskeie toepassings soos kommunikasie, radar, meting, elektromagnetiese pulssimulasie (EMP), elektromagnetiese versoenbaarheid (EMC), ens. Sommige van hulle is ontwerp om in nou frekwensiebande te werk, terwyl anderontwerp om verbygaande pulse uit te stuur/ontvang. Uitsaaiantenna-spesifikasies:
- Fisiese struktuur van die antenna.
- Frekwensiebande.
- Toepmodus.
Die volgende is die tipes antennas volgens die fisiese struktuur:
- draad;
- opening;
- reflektief;
- antennalens;
- mikrostrip-antennas;
- massiewe antennas.
Die volgende is die tipes uitsaaiantennas, afhangende van die frekwensie van werking:
- Baie lae frekwensie (VLF).
- Lae frekwensie (LF).
- Mid frekwensie (MF).
- Hoë frekwensie (HF).
- Baie hoë frekwensie (VHF).
- Ultra Hoë Frekwensie (UHF).
- Superhoë frekwensie (SHF).
- Mikrogolfgolf.
- Radiogolf.
Die volgende stuur- en ontvangantennas volgens toepassingsmodusse:
- Punt-tot-punt-verbinding.
- Saaitoepassings.
- Radarkommunikasie.
- Satellietkommunikasie.
Ontwerpkenmerke
Stuurantennas skep radiofrekwensiestraling wat deur die ruimte voortplant. Ontvangsantennas voer die omgekeerde proses uit: hulle ontvang radiofrekwensiestraling en skakel dit om in die verlangde seine, soos klank, beeld in televisie-sendantennas en 'n selfoon.
Die eenvoudigste tipe antenna bestaan uit twee metaalstawe en staan bekend as 'n dipool. Een van die mees algemene tipes is'n monopool-antenna wat bestaan uit 'n staaf wat vertikaal op 'n groot metaalbord geplaas is wat as 'n grondvlak dien. Montering op voertuie is gewoonlik 'n monopool en die metaaldak van die voertuig dien as grond. Die ontwerp van die uitsaaiantenna, sy vorm en grootte bepaal die bedryfsfrekwensie en ander stralingskenmerke.
Een van die belangrike kenmerke van 'n antenna is sy rigting. In kommunikasie tussen twee vaste teikens, soos in kommunikasie tussen twee vaste transmissiestasies, of in radartoepassings, word 'n antenna benodig om die transmissie-energie direk na die ontvanger oor te stuur. Omgekeerd, wanneer die sender of ontvanger nie stilstaan nie, soos in sellulêre kommunikasie, word 'n nie-rigtingstelsel vereis. In sulke gevalle word 'n omnirigtingantenna vereis wat alle frekwensies eenvormig in alle rigtings van die horisontale vlak ontvang, en in die vertikale vlak is die straling ongelyk en baie klein, soos 'n HF-stuurantenna.
Verstuur en ontvang van bronne
Die sender is die hoofbron van RF-straling. Hierdie tipe bestaan uit 'n geleier waarvan die intensiteit oor tyd wissel en dit omskakel in radiofrekwensiestraling wat deur die ruimte voortplant. Ontvangsantenna - 'n toestel vir die ontvangs van radiofrekwensies (RF). Dit voer die omgekeerde transmissie uit wat deur die sender uitgevoer word, ontvang RF-straling, skakel dit om in elektriese strome in die antennakring.
Televisie- en radio-uitsaaistasies gebruik uitsaaiantennas om sekere soorte seine wat deur die lug beweeg, uit te stuur. Hierdie seine word bespeur deur ontvangsantennas, wat hulle in seine omskakel en deur 'n toepaslike toestel soos TV, radio, selfoon ontvang word.
Radio- en televisie-ontvangsantennas is ontwerp om slegs radiofrekwensiestraling te ontvang en produseer nie radiofrekwensiestraling nie. Sellulêre kommunikasietoestelle, soos basisstasies, herhalers en selfone, het toegewyde uitsaai- en ontvangantennas wat radiofrekwensie-energie uitstuur en sellulêre netwerke bedien in ooreenstemming met kommunikasienetwerktegnologieë.
Verskil tussen analoog en digitale antenna:
- Die analoog antenna het 'n veranderlike versterking en werk in die 50 km-reeks vir DVB-T. Hoe verder die gebruiker van die seinbron af is, hoe slegter is die sein.
- Om digitale TV te ontvang – die gebruiker ontvang óf 'n goeie beeld óf hoegenaamd 'n beeld. As dit ver van die seinbron af is, ontvang dit geen beeld nie.
- Die digitale uitstuurantenna het ingeboude filters om geraas te verminder en beeldkwaliteit te verbeter.
- Die analoog sein word direk na die TV gestuur, terwyl die digitale sein eers gedekodeer moet word. Dit laat jou toe om foute sowel as data soos seinkompressie reg te stel vir meer funksies soos ekstra kanale, EPG, betaal-TV,interaktiewe speletjies, ens.
Dipool-senders
Dipool-antennas is die mees algemene omnidireksietipe en versprei radiofrekwensie (RF) energie 360 grade horisontaal. Hierdie toestelle is ontwerp om resonant te wees by die halwe of 'n kwart golflengte van die toegepaste frekwensie. Dit kan so eenvoudig soos twee lengtes draad wees, of dit kan ingekapsuleer word.
Dipool word in baie korporatiewe netwerke, klein kantore en tuisgebruik (SOHO) gebruik. Dit het 'n tipiese impedansie om dit by die sender te pas vir maksimum kragoordrag. As die antenna en sender nie ooreenstem nie, sal refleksies op die transmissielyn voorkom, wat die sein sal afbreek of selfs die sender sal beskadig.
gerigte fokus
Directionele antennas fokus die uitgestraalde krag in smal strale, wat 'n aansienlike wins in hierdie proses bied. Die eienskappe daarvan is ook wedersyds. Die kenmerke van 'n uitsaaiantenna, soos impedansie en versterking, geld ook vir 'n ontvangsantenna. Dit is hoekom dieselfde antenna gebruik kan word om beide 'n sein te stuur en te ontvang. Die wins van 'n hoogs rigtinggewende paraboliese antenna dien om 'n swak sein te versterk. Dit is een van die redes waarom hulle dikwels vir langafstandkommunikasie gebruik word.
'n Algemeen gebruikte rigtingantenna is 'n Yagi-Uda-skikking genaamd Yagi. Dit is in 1926 deur Shintaro Uda en sy kollega Hidetsugu Yagi uitgevind. Die yagi-antenna gebruik verskeie elemente omdie vorming van 'n gerigte skikking. Een aangedrewe element, gewoonlik 'n dipool, propageer die RF-energie voort, die elemente onmiddellik voor en agter die aangedrewe element herbestraal die RF-energie in en uit fase, wat die sein onderskeidelik versterk en vertraag.
Hierdie elemente word parasitiese elemente genoem. Die element agter die slaaf word die reflektor genoem en die elemente voor die slaaf word direkteure genoem. Yagi-antennas het straalwydtes wat wissel van 30 tot 80 grade en kan meer as 10 dBi passiewe versterking verskaf.
Die paraboliese antenna is die mees bekende tipe rigtingantenna. 'n Parabool is 'n simmetriese kurwe, en 'n paraboliese reflektor is 'n oppervlak wat 'n kromme beskryf tydens 'n 360-grade rotasie - 'n skottel. Paraboliese antennas word gebruik vir langafstandverbindings tussen geboue of groot geografiese gebiede.
Semi-rigting deursnee verkoelers
Die pleisterantenna is 'n semi-rigting verkoeler wat 'n plat metaalstrook gebruik wat bo die grond gemonteer is. Straling van die agterkant van die antenna word effektief deur die grondvlak afgesny, wat die voorwaartse rigting verhoog. Hierdie tipe antenna staan ook bekend as 'n mikrostrookantenna. Dit is gewoonlik reghoekig en omhul in 'n plastiekkas. Hierdie tipe antenna kan volgens standaard PCB-metodes vervaardig word.
Die pleisterantenna kan 'n straalwydte van 30 tot 180 grade hê entipiese wins is 9 dB. Sectionele antennas is 'n ander soort semi-rigting antenna. Sektorantennas verskaf 'n sektorstralingspatroon en word gewoonlik in 'n skikking geïnstalleer. Die bundelwydte vir 'n sektorantenna kan wissel van 60 tot 180 grade, met 120 grade wat tipies is. In 'n gepartisioneerde skikking is die antennas naby mekaar gemonteer, wat volle 360-grade dekking bied.
Maak die Yagi-Uda-antenna
Gedurende die afgelope dekades was die Yagi-Uda-antenna in byna elke huis sigbaar.
Dit kan gesien word dat daar baie direkteure is om die rigting van die antenna te verhoog. Die voerder is 'n gevoude dipool. 'n Weerkaatser is 'n lang element wat aan die einde van 'n struktuur sit. Die volgende spesifikasies moet op hierdie antenna toegepas word.
| Element | Spesifikasie |
| Beheerde elementlengte | 0,458λ tot 0,5λ |
| Reflektorlengte | 0, 55λ - 0,58λ |
| Direkteur duur 1 | 0.45λ |
| Direkteur lengte 2 | 0.40λ |
| Direkteur duur 3 | 0.35λ |
| Interval tussen direkteure | 0.2λ |
| Reflektor vir afstand tussen dipole | 0.35λ |
| Afstand tussen dipole en regisseur | 0,125λ |
Hieronder is die voordele van Yagi-Uda-antennas:
- Hoë wins.
- Hoogfokus.
- Maklike hantering en instandhouding.
- Minder energie word vermors.
- Wer frekwensiedekking.
Die volgende is die nadele van Yagi-Uda-antennas:
- Genig tot geraas.
- Genig tot atmosferiese effekte.
As die bogenoemde spesifikasies gevolg word, kan die Yagi-Uda-antenna ontwerp word. Die rigtingpatroon van die antenna is baie doeltreffend, soos in die figuur getoon. Die klein lobbe word onderdruk en die rigting van die hoofslag word verhoog deur regisseurs by die antenna te voeg.
