En antenne er en enhet som fungerer som et grensesnitt mellom en elektrisk krets og rom, designet for å sende og motta elektromagnetiske bølger i et visst frekvensområde i samsvar med sin egen størrelse og form. Den er laget av metall, hovedsakelig kobber eller aluminium, senderantenner kan konvertere elektrisk strøm til elektromagnetisk stråling og omvendt. Hver trådløs enhet inneholder minst én antenne.
Trådløse nettverksradiobølger
Når behovet for trådløs kommunikasjon oppstår, trengs en antenne. Den har muligheten til å sende eller motta elektromagnetiske bølger for å kommunisere der et kablet system ikke kan installeres.
Antennen er nøkkelelementet i denne trådløse teknologien. Radiobølger lages enkelt og brukes mye for både innendørs og utendørs kommunikasjon på grunn av deres evne til å passere gjennom bygninger og reise lange avstander.
Nøkkelfunksjoner ved sendeantenner:
- Fordi radiooverføring er rundstrålende, er det behov for fysisk matchingsender og mottaker kreves.
- Frekvensen til radiobølger bestemmer mange overføringsegenskaper.
- Ved lave frekvenser kan bølger lett passere gjennom hindringer. Imidlertid synker kraften deres med det omvendte kvadratet av avstand.
- Bølger med høyere frekvens er mer sannsynlig å bli absorbert og reflektert på hindringer. På grunn av det lange overføringsområdet for radiobølger, er interferens mellom sendinger et problem.
- På VLF-, LF- og MF-båndene følger bølgeutbredelsen, også k alt bakkebølger, jordens krumning.
- Maksimal overføringsrekkevidde for disse bølgene er i størrelsesorden flere hundre kilometer.
- Sendeantenner brukes til overføringer med lav båndbredde, som for eksempel amplitudemodulasjon (AM)-sendinger.
- HF- og VHF-båndoverføringer absorberes av atmosfæren nær jordoverflaten. En del av strålingen, k alt himmelbølge, forplanter seg imidlertid utover og oppover mot ionosfæren i den øvre atmosfæren. Ionosfæren inneholder ioniserte partikler dannet av solens stråling. Disse ioniserte partiklene reflekterer himmelbølger tilbake til jorden.
Bølgeformidling
- Line of sight forplantning. Blant alle distribusjonsmetoder er dette den vanligste. Bølgen reiser den minste avstanden som kan sees med det blotte øye. Deretter må du bruke senderen til forsterkeren for å øke signalet og overføre det igjen. Slik forplantning vil ikke være jevn hvis det er noen hindring i overføringsveien. Denne overføringen brukes for infrarøde eller mikrobølgeoverføringer.
- Grundbølgeutbredelse fra en senderantenne. Forplantningen av bølgen til bakken skjer langs jordens kontur. En slik bølge kalles en direkte bølge. Bølgen bøyer seg noen ganger på grunn av jordens magnetfelt og treffer mottakeren. En slik bølge kan kalles en reflektert bølge.
- En bølge som forplanter seg gjennom jordens atmosfære er kjent som jordbølgen. Den direkte bølgen og den reflekterte bølgen gir til sammen et signal ved mottaksstasjonen. Når bølgen når mottakeren, stopper forsinkelsen. I tillegg er signalet filtrert for å unngå forvrengning og forsterkning for klar utgang. Bølger sendes fra ett sted og der de mottas av mange sender/mottakerantenner.
Antennemålingskoordinatsystem
Når man ser på flate modeller, vil brukeren bli konfrontert med indikatorer for planets asimut og høyden på mønsterplanet. Begrepet asimut forekommer vanligvis i forhold til "horisont" eller "horisontal", mens begrepet "høyde" vanligvis refererer til "vertikal". På figuren er xy-planet asimutplanet.
Asimutplanmønsteret måles når en måling utføres ved å flytte hele xy-planet rundt transceiverantennen som testes. Et høydeplan er et plan ortogon alt til xy-planet, for eksempel yz-planet. Høydeplanen reiser hele yz-planet rundt antennen som testes.
Eksempler (asimuter og forhøyninger) vises ofte som plott i polarkoordinater. Dette gir brukeren muligheten til enkelt å visualisere hvordan antennen stråler i alle retninger, som om den allerede var "spisset" eller montert. Noen ganger er det nyttig å tegne strålingsmønstre i kartesiske koordinater, spesielt når det er flere sidelober i mønstre og der sidelobenivåer er viktige.
Grunnleggende kommunikasjonsegenskaper
Antenner er essensielle komponenter i enhver elektrisk krets da de gir sammenkoblingen mellom en sender og ledig plass eller mellom ledig plass og en mottaker. Før du snakker om typene antenner, må du kjenne til egenskapene deres.
Antenna Array - Den systematiske utplasseringen av antenner som fungerer sammen. De enkelte antennene i en gruppe er vanligvis av samme type og plassert i umiddelbar nærhet, i en fast avstand fra hverandre. Arrayen lar deg øke retningsevnen, kontroll av hovedstrålene for stråling og sidestråler.
Alle antenner har passiv forsterkning. Passiv forsterkning måles i dBi, som er relatert til en teoretisk isotrop antenne. Det antas at den overfører energi likt i alle retninger, men eksisterer ikke i naturen. Forsterkningen til en ideell halvbølge dipolantenne er 2,15 dBi.
EIRP, eller den ekvivalente isotropiske utstrålte effekten til en senderantenne, er et mål på den maksimale effekten som en teoretisk isotropisk antenne vil utstråle i retningenmaksimal gevinst. EIRP tar hensyn til tap fra kraftledninger og koblinger og inkluderer den faktiske gevinsten. EIRP lar reell effekt og feltstyrker beregnes hvis den faktiske senderforsterkningen og utgangseffekten er kjent.
Antenneøkning i veibeskrivelse
Det er definert som forholdet mellom effektforsterkningen i en gitt retning og effektforsterkningen til referanseantennen i samme retning. Det er standard praksis å bruke en isotrop radiator som referanseantenne. I dette tilfellet vil en isotrop emitter være tapsfri, utstråle sin energi likt i alle retninger. Dette betyr at forsterkningen til en isotrop radiator er G=1 (eller 0 dB). Det er vanlig å bruke dBi-enheten (desibel i forhold til en isotrop radiator) for forsterkning i forhold til en isotrop radiator.
Gevinsten, uttrykt i dBi, beregnes ved å bruke følgende formel: GdBi=10Log (GNumeric / GISotropic)=10Log (GNumeric).
Noen ganger brukes en teoretisk dipol som referanse, så enheten dBd (desibel i forhold til dipol) vil bli brukt for å beskrive forsterkningen i forhold til dipolen. Denne blokken brukes vanligvis når det gjelder å forsterke rundstrålende antenner med høyere forsterkning. I dette tilfellet er forsterkningen deres høyere med 2,2 dBi. Så hvis antennen har en forsterkning på 3 dBu, vil den totale forsterkningen være 5,2 dBi.
3 dB strålebredde
Denne strålebredden (eller halve effektstrålebredden) til antennen er vanligvis spesifisert for hvert av hovedplanene. Strålebredden på 3 dB i hvert plan er definert som vinkelen mellom hovedlobepunkter som reduseres fra maksimal forsterkning med 3 dB. Strålebredde 3 dB - vinkelen mellom de to blå linjene i polområdet. I dette eksemplet er strålebredden på 3 dB i dette planet omtrent 37 grader. Antenner med bred strålebredde har vanligvis lav forsterkning, mens antenner med smal strålebredde har høyere forsterkning.
Dermed vil en antenne som retter mesteparten av energien sin inn i en smal stråle, i minst ett plan, ha en høyere forsterkning. For-til-bak-forholdet (F/B) brukes som et mål på fortjeneste som forsøker å beskrive strålingsnivået fra baksiden av en retningsantenne. I utgangspunktet er front-til-bak-forholdet forholdet mellom toppforsterkningen i foroverretningen og forsterkningen 180 grader bak toppen. Selvfølgelig, på en DB-skala, er front-til-bak-forholdet ganske enkelt forskjellen mellom forover toppforsterkningen og forsterkningen 180 grader bak toppen.
Antenneklassifisering
Det finnes mange typer antenner for ulike bruksområder som kommunikasjon, radar, måling, elektromagnetisk pulssimulering (EMP), elektromagnetisk kompatibilitet (EMC) osv. Noen av dem er designet for å operere i smale frekvensbånd, mens andredesignet for å sende ut/motta transiente pulser. Sendeantennespesifikasjoner:
- Fysisk struktur av antennen.
- Frekvensbånd.
- App-modus.
Følgende er typene antenner i henhold til den fysiske strukturen:
- wire;
- aperture;
- reflekterende;
- antennelinse;
- mikrostripantenner;
- massive antenner.
Følgende er typene sendeantenner avhengig av bruksfrekvensen:
- Very Low Frequency (VLF).
- Lavfrekvens (LF).
- Mid frekvens (MF).
- Høyfrekvens (HF).
- Very High Frequency (VHF).
- Ultra High Frequency (UHF).
- Super High Frequency (SHF).
- Mikrobølgebølge.
- Radiobølge.
Følgende er sender- og mottaksantenner i henhold til applikasjonsmoduser:
- Punkt-til-punkt-tilkobling.
- Kringkastingsapplikasjoner.
- Radarkommunikasjon.
- Satellittkommunikasjon.
Designfunksjoner
Sendeantenner skaper radiofrekvent stråling som forplanter seg gjennom verdensrommet. Mottaksantenner utfører den omvendte prosessen: de mottar radiofrekvensstråling og konverterer den til de ønskede signalene, som lyd, bilde i TV-sendeantenner og en mobiltelefon.
Den enkleste antennetypen består av to metallstenger og er kjent som en dipol. En av de vanligste typene eren monopolantenne som består av en stang plassert vertik alt til en stor metallplate som fungerer som jordplan. Montering på kjøretøy er vanligvis en monopol og metalltaket på kjøretøyet fungerer som underlag. Utformingen av senderantennen, dens form og størrelse bestemmer driftsfrekvensen og andre strålingsegenskaper.
En av de viktige egenskapene til en antenne er dens retningsevne. I kommunikasjon mellom to faste mål, som i kommunikasjon mellom to faste overføringsstasjoner, eller i radarapplikasjoner, kreves det en antenne for å sende overføringsenergien direkte til mottakeren. Omvendt, når senderen eller mottakeren ikke er stasjonær, som i mobilkommunikasjon, kreves et ikke-retningsbestemt system. I slike tilfeller kreves det en rundstrålende antenne som mottar alle frekvenser jevnt i alle retninger av horisontalplanet, og i vertikalplanet er strålingen ujevn og veldig liten, som en HF-sendeantenne.
Sende og motta kilder
Senderen er hovedkilden til RF-stråling. Denne typen består av en leder hvis intensitet svinger over tid og omdanner den til radiofrekvent stråling som forplanter seg gjennom rommet. Mottaksantenne - en enhet for mottak av radiofrekvenser (RF). Den utfører omvendt overføring utført av senderen, mottar RF-stråling, konverterer den til elektriske strømmer i antennekretsen.
Fjernsyns- og radiostasjoner bruker sendeantenner for å overføre visse typer signaler som går gjennom luften. Disse signalene oppdages av mottaksantenner, som konverterer dem til signaler og mottas av en passende enhet som TV, radio, mobiltelefon.
Radio- og TV-mottaksantenner er designet for kun å motta radiofrekvent stråling og produserer ikke radiofrekvent stråling. Mobilkommunikasjonsenheter, som basestasjoner, repeatere og mobiltelefoner, har dedikerte sende- og mottaksantenner som sender ut radiofrekvensenergi og betjener mobilnettverk i samsvar med kommunikasjonsnettverksteknologier.
Forskjellen mellom analog og digital antenne:
- Den analoge antennen har variabel forsterkning og opererer i 50 km rekkevidde for DVB-T. Jo lenger brukeren er fra signalkilden, desto dårligere er signalet.
- For å motta digital-TV - brukeren mottar enten et godt bilde eller et bilde i det hele tatt. Hvis den er langt fra signalkilden, mottar den ikke noe bilde.
- Den digitale senderantennen har innebygde filtre for å redusere støy og forbedre bildekvaliteten.
- Det analoge signalet sendes direkte til TV-en, mens det digitale signalet må dekodes først. Den lar deg korrigere feil så vel som data som signalkomprimering for flere funksjoner som ekstrakanaler, EPG, betal-TV,interaktive spill osv.
Dipolsendere
Dipolantenner er den vanligste rundstrålende typen og sprer radiofrekvensenergi (RF) 360 grader horisont alt. Disse enhetene er designet for å være resonans ved en halv eller en kvart bølgelengde av den påførte frekvensen. Det kan være så enkelt som to lengder med tråd, eller det kan være innkapslet.
Dipole brukes i mange bedriftsnettverk, små kontorer og hjemmebruk (SOHO). Den har en typisk impedans for å matche den med senderen for maksimal kraftoverføring. Hvis antennen og senderen ikke stemmer overens, vil det oppstå refleksjoner på overføringslinjen, som vil forringe signalet eller til og med skade senderen.
Reget fokus
Retningsbestemte antenner fokuserer den utstrålte kraften inn i smale stråler, og gir en betydelig gevinst i denne prosessen. Dens egenskaper er også gjensidige. Egenskapene til en sendeantenne, som impedans og forsterkning, gjelder også for en mottakerantenne. Dette er grunnen til at den samme antennen kan brukes til både å sende og motta et signal. Forsterkningen til en sterkt retningsbestemt parabolantenne tjener til å forsterke et svakt signal. Dette er en av grunnene til at de ofte brukes til langdistansekommunikasjon.
En vanlig brukt retningsantenne er en Yagi-Uda-gruppe k alt Yagi. Den ble oppfunnet av Shintaro Uda og hans kollega Hidetsugu Yagi i 1926. Yagi-antennen bruker flere elementer for ådanner en rettet matrise. Ett drevet element, vanligvis en dipol, forplanter RF-energien, elementene rett før og bak det drevne elementet utstråler RF-energien på nytt inn og ut av fase, og forsterker og bremser signalet henholdsvis.
Disse elementene kalles parasittiske elementer. Elementet bak slaven kalles reflektoren og elementene foran slaven kalles regissører. Yagi-antenner har strålebredder fra 30 til 80 grader og kan gi mer enn 10 dBi passiv forsterkning.
Parabolantennen er den mest kjente typen retningsantenne. En parabel er en symmetrisk kurve, og en parabolsk reflektor er en overflate som beskriver en kurve under en 360-graders rotasjon - en tallerken. Parabolantenner brukes for langdistanseforbindelser mellom bygninger eller store geografiske områder.
Seksjonsradiatorer i halvveis retning
Patch-antennen er en halvveis radiator som bruker en flat metalllist montert over bakken. Stråling fra baksiden av antennen blir effektivt klippet av jordplanet, noe som øker retningen fremover. Denne typen antenne er også kjent som en mikrostrip-antenne. Den er vanligvis rektangulær og innkapslet i en plastkasse. Denne typen antenner kan produseres med standard PCB-metoder.
Patch-antennen kan ha en strålebredde fra 30 til 180 grader ogtypisk forsterkning er 9 dB. Seksjonsantenner er en annen type halvveis antenne. Sektorantenner gir et sektorstrålingsmønster og er vanligvis installert i en gruppe. Strålebredden for en sektorantenne kan variere fra 60 til 180 grader, med 120 grader som typisk. I en partisjonert gruppe er antennene montert nær hverandre, og gir full 360-graders dekning.
laging av Yagi-Uda-antennen
I løpet av de siste tiårene har Yagi-Uda-antennen vært synlig i nesten alle hjem.
Det kan sees at det er mange regissører for å øke retningsvirkningen til antennen. Materen er en foldet dipol. En reflektor er et langt element som sitter i enden av en struktur. Følgende spesifikasjoner må brukes for denne antennen.
| Element | Spesifikasjon |
| Lengde på kontrollert element | 0,458λ til 0,5λ |
| Reflektorlengde | 0, 55λ - 0,58λ |
| Direktorvarighet 1 | 0,45λ |
| Direktorlengde 2 | 0,40λ |
| Direktorvarighet 3 | 0,35λ |
| Intervall mellom direktører | 0.2λ |
| Reflektor for avstand mellom dipoler | 0,35λ |
| Avstand mellom dipoler og direktør | 0,125λ |
Nedenfor er fordelene med Yagi-Uda-antenner:
- Høy gevinst.
- Høyfokus.
- Enkel håndtering og vedlikehold.
- Mindre energi er bortkastet.
- Større frekvensdekning.
Følgende er ulempene med Yagi-Uda-antenner:
- Utsatt for støy.
- Utsatt for atmosfæriske effekter.
Hvis spesifikasjonene ovenfor følges, kan Yagi-Uda-antennen designes. Retningsmønsteret til antennen er veldig effektivt, som vist på figuren. De små lobene undertrykkes og hovedtaktens retningsevne økes ved å legge til regissører til antennen.
