Direktivitet er en grundlæggende antenneparameter.Dette er et mål for, hvordan strålingsmønsteret for en retningsbestemt antenne er.En antenne, der udstråler lige meget i alle retninger, vil have en retningsvirkning lig med 1. (Dette svarer til nul decibel -0 dB).
Funktionen af sfæriske koordinater kan skrives som et normaliseret strålingsmønster:
[Ligning 1]
Et normaliseret strålingsmønster har samme form som det oprindelige strålingsmønster.Det normaliserede strålingsmønster reduceres med størrelse, således at den maksimale værdi af strålingsmønsteret er lig med 1. (Den største er ligning [1] af "F").Matematisk er formlen for retningsbestemthed (type "D") skrevet som:
Dette kan virke som en kompliceret retningsligning.Imidlertid er molekylernes strålingsmønstre af størst værdi.Nævneren repræsenterer den gennemsnitlige effekt, der udstråles i alle retninger.Ligningen er så et mål for den maksimale udstrålede effekt divideret med gennemsnittet.Dette giver antennen retningsbestemt.
Retningsbestemt paradigme
Som et eksempel kan du overveje de næste to ligninger for strålingsmønsteret for to antenner.
Antenne 1
Antenne 2
Disse strålingsmønstre er plottet i figur 1. Bemærk venligst, at strålingstilstanden kun er en funktion af den polære vinkel theta(θ) Strålingsmønsteret er ikke en funktion af azimut.(Det azimutale strålingsmønster forbliver uændret).Strålingsmønsteret for den første antenne er mindre retningsbestemt, så strålingsmønsteret for den anden antenne.Derfor forventer vi, at retningsvirkningen er lavere for den første antenne.
figur 1. Strålingsmønsterdiagram af en antenne.Har høj retningsbestemthed?
Ved hjælp af formel [1] kan vi beregne, at antennen har højere retningsvirkning.For at kontrollere din forståelse, tænk på figur 1 og hvad retningsbestemthed er.Bestem derefter, hvilken antenne der har højere retningsvirkning uden at bruge nogen matematik.
Resultater af retningsberegninger, brug formel [1]:
Retningsbestemt antenne 1 beregning, 1.273 (1.05 dB).
Retningsbestemt antenne 2 beregning, 2.707 (4.32 dB).
Øget retningsbestemmelse betyder en mere fokuseret eller retningsbestemt antenne.Det betyder, at en 2-modtagende antenne har 2.707 gange den retningsbestemte effekt af sin spids end en rundstrålende antenne.Antenne 1 vil få 1.273 gange så stor effekt som en rundstrålende antenne.Omnidirektionelle antenner bruges som en fælles reference, selvom der ikke findes isotrope antenner.
Mobiltelefonantenner bør have en lav retningsbestemmelse, fordi signaler kan komme fra alle retninger.I modsætning hertil har parabolantenner høj retningsbestemmelse.En parabol modtager signaler fra en fast retning.For eksempel, hvis du får en parabol-tv-parabol, vil virksomheden fortælle dig, hvor du skal pege den, og parabolen vil modtage det ønskede signal.
Vi slutter med en liste over antennetyper og deres retningsbestemmelse.Dette vil give dig en idé om, hvilken retningsbestemmelse der er almindelig.
Antennetype Typisk retningsevne Typisk retningsevne [decibel] (dB)
Kort dipolantenne 1,5 1,76
Halvbølge dipolantenne 1,64 2,15
Patch (mikrostrip-antenne) 3.2-6.3 5-8
Hornantenne 10-100 10-20
Parabolantenne 10-10.000 10-40
Som dataene ovenfor viser, varierer antennens retningsevne meget.Derfor er det vigtigt at forstå retningsbestemmelsen, når du vælger den bedste antenne til din specifikke applikation.Hvis du har brug for at sende eller modtage energi fra flere retninger i én retning, bør du designe en antenne med lav retningsvirkning.Eksempler på applikationer til lavdirektivitetsantenner omfatter bilradioer, mobiltelefoner og trådløs internetadgang til computere.Omvendt, hvis du laver fjernmåling eller målrettet kraftoverførsel, så vil en meget retningsbestemt antenne være påkrævet.Meget retningsbestemte antenner vil maksimere overførslen af strøm fra den ønskede retning og reducere signaler fra uønskede retninger.
Antag, at vi ønsker en antenne med lav retningsbestemmelse.Hvordan gør vi dette?
Den generelle regel for antenneteori er, at du har brug for en elektrisk lille antenne for at producere lav retningsvirkning.Det vil sige, at hvis du bruger en antenne med en samlet størrelse på 0,25 - 0,5 bølgelængde, så vil du minimere retningsbestemmelsen.Halvbølgedipolantenner eller halvbølgespalteantenner har typisk mindre end 3 dB retningsevne.Dette er så lavt som en retningsbestemthed, som du kan få i praksis.
I sidste ende kan vi ikke lave antenner mindre end en kvart bølgelængde uden at reducere effektiviteten af antennen og båndbredden af antennen.Antenneeffektivitet og antennebåndbredde vil blive diskuteret i fremtidige kapitler.
For en antenne med høj retningsbestemmelse har vi brug for antenner med mange bølgelængdestørrelser.Såsom parabolantenner og hornantenner har høj retningsevne.Det skyldes blandt andet, at de er mange bølgelængder lange.
hvorfor det?I sidste ende har årsagen at gøre med Fourier-transformationens egenskaber.Når du tager Fourier-transformationen af en kort puls, får du et bredt spektrum.Denne analogi er ikke til stede ved bestemmelse af strålingsmønsteret for en antenne.Strålingsmønsteret kan opfattes som Fourier-transformationen af fordelingen af strøm eller spænding langs antennen.Derfor har små antenner brede strålingsmønstre (og lav retningsvirkning).Antenner med stor ensartet spændings- eller strømfordeling Meget retningsbestemte mønstre (og høj retningsbestemmelse).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Hjemmeside: www.rf-miso.com
Indlægstid: Nov-07-2023
