Навіны - Тэорыя антэн - Асноўныя параметры

У гэтым раздзеле разглядаюцца асноўныя параметры бесправадной сувязі, мэтай якіх з'яўляецца лепшае разуменне ролі антэн у сістэмах сувязі. Бесправадная сувязь ажыццяўляецца ў выглядзе электрамагнітных хваль, таму вельмі важна разумець характарыстыкі распаўсюджвання хваль.

У гэтым раздзеле мы абмяркуем наступныя параметры:

• Частата
•Даўжыня хвалі
• Узгадненне імпедансу
•КСХ і адлюстраваная магутнасць
•Прапускная здольнасць
• Працэнтная прапускная здольнасць
• Інтэнсіўнасць выпраменьвання

А цяпер давайце падрабязна разгледзім іх.

Частата：

Згодна са стандартным вызначэннем, частата — гэта колькасць паўтораў хвалі за адзінку часу. Простымі словамі, частата апісвае, як часта адбываецца падзея. Перыядычная хваля паўтараецца кожныя T секунд (адзін перыяд), а яе частата — гэта велічыня, адваротная перыяду часу T.

Матэматычна гэта выглядае наступным чынам:

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

• F прадстаўляе частату перыядычнай хвалі, у той час як

•T — час, неабходны для завяршэння аднаго поўнага цыклу.

Частата вымяраецца ў герцах, скарочана Гц.

На малюнку вышэй паказана сінусоідная хваля, на якой адлюстравана напружанне (у мВ) як функцыя часу (у мс). Гэтая форма хвалі паўтараецца кожныя 2t мілісекунд; такім чынам, яе перыяд T = 2t мс, а частата f = 1/(2t) кГц.

Даўжыня хвалі:

Згодна са стандартным вызначэннем, адлегласць паміж двума паслядоўнымі пікамі або двума паслядоўнымі западзінамі называецца даўжынёй хвалі.

Проста кажучы, даўжыня хвалі — гэта адлегласць паміж двума суседнімі станоўчымі пікамі або двума суседнімі адмоўнымі пікамі. На малюнку ніжэй паказана перыядычная форма хвалі з пазначанымі даўжынёй хвалі (λ) і амплітудай. Чым вышэйшая частата, тым карацейшая даўжыня хвалі, і наадварот.

Формула для даўжыні хвалі:

$$\лямбда = \frac{c}{f}$$

•λ прадстаўляе даўжыню хвалі

•C — хуткасць святла ($3 \times 10^8$ метраў у секунду)

•F — частата

Даўжыня хвалі λ выражаецца ў адзінках даўжыні, такіх як метры, футы або цалі. Звычайна выкарыстоўваецца метр.

Узгадненне імпедансу:

Згодна са стандартным вызначэннем, узгадненне імпедансу адбываецца, калі імпеданс перадатчыка прыблізна роўны імпедансу прымача.

Паміж антэнай і ланцугом патрабуецца ўзгадненне імпедансу. Імпеданс антэны, лініі перадачы і ланцуга павінен быць узгоднены для дасягнення максімальнай перадачы магутнасці паміж антэнай і прымачом або перадатчыкам.

Неабходнасць супастаўлення
Рэзанансныя прылады здольныя забяспечваць аптымальны выхадны сігнал у пэўных вузкапалосных частотах. Як рэзанансная прылада, антэна можа дасягнуць лепшых выходных характарыстык, калі яе імпеданс правільна падабраны.

• Калі імпеданс антэны адпавядае імпедансу вольнай прасторы, магутнасць, якая выпраменьваецца антэнай, будзе эфектыўна перадавацца

• Выходны імпеданс прыёмнай антэны павінен адпавядаць уваходнаму імпедансу схемы ўзмацняльніка прыёму

• Для перадаючай антэны яе ўваходны імпеданс павінен адпавядаць выходнаму імпедансу перадавога ўзмацняльніка, а таксама характарыстычнаму імпедансу лініі перадачы.

Імпеданс вымяраецца ў омах і пазначаецца сімвалам Z.

КСВ і адлюстраваная магутнасць:

Згодна са стандартным вызначэннем, стаўленне максімальнага напружання да мінімальнага напружання ў стаячай хвалі называецца каэфіцыентам стаячай хвалі па напружанні (КСХН).

Калі імпедансы антэны, лініі перадачы і ланцуга не супадаюць, магутнасць не можа эфектыўна выпраменьвацца; замест гэтага частка магутнасці адлюстроўваецца назад.

Асноўныя характарыстыкі —

• Параметр, які паказвае ступень неадпаведнасці імпедансу, называецца каэфіцыентам стаячай хвалі па напрузе (КСХН)

•КСВ расшыфроўваецца як каэфіцыент стаячай хвалі па напрузе, які таксама звычайна называюць КСВ

• Чым большая неадпаведнасць імпедансу, тым вышэйшае значэнне КСВ

• Для дасягнення эфектыўнага выпраменьвання ідэальнае значэнне КСВ складае 1:1

• Адлюстраваная магутнасць адносіцца да часткі прамой магутнасці, якая марнуецца. Адлюстраваная магутнасць і КСВ па сутнасці апісваюць адну і тую ж фізічную з'яву з розных пунктаў гледжання.

Прапускная здольнасць:

Згодна са стандартным вызначэннем, паласа частот у межах зададзенага дыяпазону даўжынь хваль, выдзеленая для пэўнай сувязі, называецца прапускной здольнасцю.

Калі сігнал перадаецца або прымаецца, ён працуе ў пэўным дыяпазоне частот. Гэты канкрэтны дыяпазон частот прызначаецца канкрэтнаму сігналу, каб прадухіліць перашкоды ад іншых сігналаў падчас перадачы.

• Паласа прапускання адносіцца да дыяпазону частот паміж высокачастотнай і нізкачастотнай межамі перадачы сігналу

• Пасля таго, як прапускная здольнасць выдзелена, яна не можа быць выкарыстана іншымі

• Увесь спектр падзелены на сегменты паласы прапускання, кожны з якіх прызначаны для розных перадатчыкаў

Прапускную здольнасць, якую мы толькі што абмеркавалі, таксама можна назваць абсалютнай прапускной здольнасцю.

Працэнтная прапускная здольнасць:

Згодна са стандартным вызначэннем, стаўленне абсалютнай прапускной здольнасці да яе цэнтральнай частаты называецца працэнтнай прапускной здольнасцю.

Частата ў межах паласы, на якой сіла сігналу дасягае свайго максімуму, называецца рэзананснай частатой, таксама вядомай як цэнтральная частата паласы, якая пазначаецца як fC.

• Вышэйшыя і ніжэйшыя частоты паласы пазначаюцца адпаведна як fH і fL

• Абсалютная прапускная здольнасць задаецца як fH − fL

• Каб ацаніць шырыню паласы частот, неабходна вылічыць яе долю прапускной здольнасці або працэнт прапускной здольнасці

Працэнтная прапускная здольнасць разлічваецца для разумення дыяпазону змен частот, якія можа апрацоўваць кампанент або сістэма.

•fH абазначае вышэйшую частату

•fL абазначае ніжнюю частату

•fc абазначае цэнтральную частату

Чым большая працэнтная прапускная здольнасць, тым шырэйшая прапускная здольнасць канала.

Інтэнсіўнасць выпраменьвання:

Інтэнсіўнасць выпраменьвання вызначаецца як магутнасць, якая выпраменьваецца на адзінку цялеснага вугла.

Антэна выпраменьвае больш інтэнсіўна ў пэўных напрамках, якія адпавядаюць яе максімальнай інтэнсіўнасці выпраменьвання. Максімальна магчымая далёкасць выпраменьвання характарызуецца інтэнсіўнасцю выпраменьвання.

Матэматычны выраз
Інтэнсіўнасць выпраменьвання атрымліваецца шляхам памнажэння шчыльнасці выпраменьвальнай магутнасці на квадрат радыяльнай адлегласці: