Накіраванасць — гэта фундаментальны параметр антэны. Гэта паказчык дыяграмы накіраванасці накіраванай антэны. Антэна, якая выпраменьвае аднолькава ва ўсіх напрамках, будзе мець накіраванасць, роўную 1. (Гэта эквівалентна нулю дэцыбелаў -0 дБ).
Функцыю сферычных каардынат можна запісаць у выглядзе нармалізаванай дыяграмы накіраванасці:
[Раўнанне 1]
Нармалізаваная дыяграма накіраванасці мае такую ж форму, як і зыходная дыяграма накіраванасці. Нармалізаваная дыяграма накіраванасці памяншаецца на велічыню такім чынам, што максімальнае значэнне дыяграмы накіраванасці роўна 1. (Найбольшае значэнне - гэта ўраўненне [1] "F"). Матэматычна формула для накіраванасці (тыпу "D") запісваецца наступным чынам:
Гэта можа здацца складаным ураўненнем накіраванасці. Аднак найбольшую каштоўнасць маюць дыяграмы накіраванасці малекул. Назоўнік прадстаўляе сярэднюю магутнасць, якая выпраменьваецца ва ўсіх напрамках. Тады ўраўненне з'яўляецца мерай пікавай выпраменьвальнай магутнасці, падзеленай на сярэдняе значэнне. Гэта дае каэфіцыент накіраванасці антэны.
Накіраваная парадыгма
У якасці прыкладу разгледзім наступныя два ўраўненні для дыяграмы накіраванасці дзвюх антэн.
Антэна 1
Антэна 2
Гэтыя дыяграмы накіраванасці паказаны на малюнку 1. Звярніце ўвагу, што рэжым выпраменьвання залежыць толькі ад палярнага вугла тэта(θ). Дыяграма накіраванасці не залежыць ад азімута. (Азімутальная дыяграма накіраванасці застаецца нязменнай). Дыяграма накіраванасці першай антэны менш накіраваная, чым дыяграма накіраванасці другой антэны. Таму мы чакаем, што накіраванасць першай антэны будзе ніжэйшай.
малюнак 1. Дыяграма дыяграмы выпраменьвання антэны. Мае высокую накіраванасць?
Выкарыстоўваючы формулу [1], мы можам вылічыць, што антэна мае больш высокую накіраванасць. Каб праверыць сваё разуменне, падумайце пра Малюнак 1 і пра тое, што такое накіраванасць. Затым вызначце, якая антэна мае больш высокую накіраванасць, без выкарыстання матэматычных разлікаў.
Вынікі разліку накіраванасці, выкарыстоўвайце формулу [1]:
Разлік накіраванай антэны 1, 1,273 (1,05 дБ).
Разлік накіраванай антэны 2, 2,707 (4,32 дБ).
Павышаная накіраванасць азначае больш сфакусаваную або накіраваную антэну. Гэта азначае, што прыёмная антэна з 2 антэнамі мае накіраваную магутнасць у 2,707 раза большую за сваю пікавую, чым усенакіраваная антэна. Антэна 1 атрымае магутнасць у 1,273 раза большую за ўсенакіраваную антэну. Усенакіраваныя антэны выкарыстоўваюцца ў якасці агульнай крыніцы апоры, нават калі ізатропных антэн не існуе.
Антэны мабільных тэлефонаў павінны мець нізкую накіраванасць, таму што сігналы могуць паступаць з любога кірунку. Спадарожнікавыя антэны, наадварот, маюць высокую накіраванасць. Спадарожнікавая антэна прымае сігналы з фіксаванага кірунку. Напрыклад, калі вы набываеце спадарожнікавую тэлевізійную антэну, кампанія скажа вам, куды яе накіраваць, і антэна будзе прымаць патрэбны сігнал.
Мы скончым спісам тыпаў антэн і іх накіраванасці. Гэта дасць вам уяўленне аб тым, якая накіраванасць з'яўляецца распаўсюджанай.
Тып антэны Тыповая накіраванасць Тыповая накіраванасць [дэцыбел] (дБ)
Кароткая дыпольная антэна 1,5 1,76
Паўхвалевая дыпольная антэна 1,64 2,15
Патч (мікраслоскавая антэна) 3,2-6,3 5-8
Рупорная антэна 10-100 10-20
Паралельная антэна 10-10 000 10-40
Як паказваюць прыведзеныя вышэй дадзеныя, накіраванасць антэны моцна адрозніваецца. Таму важна разумець накіраванасць пры выбары найлепшай антэны для вашага канкрэтнага прымянення. Калі вам трэба адпраўляць або прымаць энергію з некалькіх напрамкаў у адным кірунку, вам варта распрацаваць антэну з нізкай накіраванасцю. Прыкладамі прымянення антэн з нізкай накіраванасцю з'яўляюцца аўтамабільныя радыё, мабільныя тэлефоны і бесправадны доступ да Інтэрнэту з дапамогай кампутара. І наадварот, калі вы займаецеся дыстанцыйным зандзіраваннем або мэтанакіраванай перадачай энергіі, то спатрэбіцца высоканакіраваная антэна. Высоканакіраваныя антэны максімізуюць перадачу энергіі з патрэбнага кірунку і памяншаюць сігналы з непажаданых напрамкаў.
Дапусцім, нам патрэбна антэна з нізкай накіраванасцю. Як нам гэта зрабіць?
Агульнае правіла тэорыі антэн заключаецца ў тым, што для атрымання нізкай накіраванасці патрэбна антэна з электрычна малой ёмістасцю. Гэта значыць, калі выкарыстоўваць антэну з агульным памерам 0,25 - 0,5 даўжыні хвалі, то накіраванасць мінімізуецца. Паўхвалевыя дыпольныя антэны або шчылінныя антэны з паўхвалевай даўжынёй хвалі звычайна маюць накіраванасць менш за 3 дБ. Гэта самая нізкая накіраванасць, якую можна атрымаць на практыцы.
У рэшце рэшт, мы не можам зрабіць антэны меншымі за чвэрць даўжыні хвалі, не зніжаючы эфектыўнасць антэны і яе прапускную здольнасць. Эфектыўнасць антэны і прапускная здольнасць антэны будуць абмеркаваны ў наступных раздзелах.
Для антэны з высокай накіраванасцю нам спатрэбяцца антэны розных даўжынь хваль. Такія, як спадарожнікавыя антэны і рупорныя антэны, маюць высокую накіраванасць. Часткова гэта звязана з тым, што яны маюць вялікую даўжыню хваль.
Чаму так? У рэшце рэшт, прычына звязана з уласцівасцямі пераўтварэння Фур'е. Калі вы бярэце пераўтварэнне Фур'е кароткага імпульсу, вы атрымліваеце шырокі спектр. Гэтай аналогіі няма пры вызначэнні дыяграмы накіраванасці антэны. Дыяграму накіраванасці можна разглядаць як пераўтварэнне Фур'е размеркавання току або напружання ўздоўж антэны. Такім чынам, малыя антэны маюць шырокія дыяграмы накіраванасці (і нізкую накіраванасць). Антэны з вялікім аднастайным размеркаваннем напружання або току Вельмі накіраваныя дыяграмы (і высокая накіраванасць).
E-mail:info@rf-miso.com
Тэлефон: 0086-028-82695327
Вэб-сайт: www.rf-miso.com
Час публікацыі: 07 лістапада 2023 г.
