Detta kapitel introducerar de grundläggande parametrarna för trådlös kommunikation, i syfte att ge en bättre förståelse för antennernas roll i kommunikationssystem. Trådlös kommunikation utförs i form av elektromagnetiska vågor, vilket gör det viktigt att förstå vågornas utbredningsegenskaper.
I det här kapitlet kommer vi att diskutera följande parametrar:
•Frekvens
•Våglängd
• Impedansmatchning
•VSWR och reflekterad effekt
•Bandbredd
•Procentuell bandbredd
•Strålningsintensitet
Låt oss nu ta en närmare titt på dem.
Frekvens:
Enligt standarddefinitionen är frekvens antalet repetitioner av en våg per tidsenhet. Enkelt uttryckt beskriver frekvens hur ofta en händelse inträffar. En periodisk våg upprepas var T:te sekund (en period), och dess frekvens är det reciproka värdet av tidsperioden T.
Matematiskt sett ser det ut så här:
$$f = \frac{1}{T}$$
•F representerar frekvensen för en periodisk våg, medan
•T är den tid som krävs för att slutföra en hel cykel.
Frekvens mäts i hertz, förkortat Hz.
Figuren ovan illustrerar en sinusvåg, där spänning (i mV) plottas som en funktion av tid (i ms). Denna vågform upprepas var 2t millisekund; därför är dess period T = 2t ms och dess frekvens f = 1/(2t) kHz.
Våglängd:
Enligt standarddefinitionen kallas avståndet mellan två på varandra följande toppar eller två på varandra följande dalar för våglängd.
Enkelt uttryckt är våglängden avståndet mellan två intilliggande positiva toppar eller två intilliggande negativa toppar. Figuren nedan visar en periodisk vågform, med våglängden (λ) och amplituden markerade. Ju högre frekvens, desto kortare våglängd, och vice versa.
Formeln för våglängd är:
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
•λ representerar våglängden
•C är ljusets hastighet ($3 × 10^8$ meter per sekund)
•F är frekvensen
Våglängden λ uttrycks i längdenheter, såsom meter, fot eller tum. Den vanligaste enheten är meter.
Impedansmatchning:
Enligt standarddefinitionen sker impedansmatchning när sändarens impedans är ungefär lika med mottagarens impedans.
Impedansmatchning krävs mellan antennen och kretsen. Antennens, transmissionsledningens och kretsens impedanser bör matchas för att uppnå maximal effektöverföring mellan antennen och mottagaren eller sändaren.
Nödvändigheten av matchning
Resonanta komponenter kan leverera optimal utsignal inom vissa smalbandsfrekvenser. Som en resonant komponent kan en antenn uppnå bättre utsignalsprestanda när dess impedans är korrekt anpassad.
• När antennens impedans matchar impedansen i det fria utrymmet, kommer den effekt som antennen utstrålar att överföras effektivt
• För en mottagarantenn bör dess utgångsimpedans matcha ingångsimpedansen hos den mottagande förstärkarkretsen.
• För en sändarantenn bör dess ingångsimpedans matcha sändarförstärkarens utgångsimpedans samt transmissionsledningens karakteristiska impedans.
Impedans mäts i ohm, betecknad med symbolen Z.
VSWR och reflekterad effekt:
Enligt standarddefinitionen kallas förhållandet mellan den maximala spänningen och den minimala spänningen i en stående våg spänningens stående vågförhållande (VSWR).
När impedanserna hos antennen, transmissionsledningen och kretsen inte stämmer överens kan effekten inte utstrålas effektivt; istället reflekteras en del av effekten tillbaka.
De viktigaste egenskaperna är —
• Parametern som anger graden av impedansavvikelse kallas spänningsstående vågförhållande (VSWR)
•VSWR står för Voltage Standing Wave Ratio och kallas även ofta för SWR
•Ju större impedansmatchningen är, desto högre VSWR-värde
•För att uppnå effektiv strålning är det ideala VSWR-värdet 1:1
• Reflekterad effekt avser den del av framåtriktad effekt som går förlorad. Reflekterad effekt och VSWR beskriver i huvudsak samma fysikaliska fenomen ur olika perspektiv.
Bandbredd:
Enligt standarddefinitionen kallas frekvensbandet inom ett angivet våglängdsområde som allokerats för en viss kommunikation bandbredd.
När en signal sänds eller tas emot, verkar den inom ett visst frekvensområde. Detta specifika frekvensområde tilldelas en viss signal för att förhindra störningar från andra signaler under överföringen.
•Bandbredd avser frekvensområdet mellan högfrekvens- och lågfrekvensgränserna för en signalöverföring
• När bandbredd väl har allokerats kan den inte användas av andra
•Hela spektrumet är uppdelat i bandbreddssegment, som vart och ett tilldelas olika sändare
Den bandbredd vi just har diskuterat kan också kallas absolut bandbredd.
Procentuell bandbredd:
Enligt standarddefinitionen kallas förhållandet mellan den absoluta bandbredden och dess mittfrekvens procentuell bandbredd.
Frekvensen inom ett band där signalstyrkan når sitt maximum kallas resonansfrekvensen, även känd som bandets mittfrekvens, betecknad fC.
• De högre och lägre frekvenserna i bandet betecknas som fH respektive fL
•Den absoluta bandbredden ges av fH − fL
• För att utvärdera bredden på ett frekvensband är det nödvändigt att beräkna dess fraktionella bandbredd eller procentuella bandbredd
Den procentuella bandbredden beräknas för att förstå det intervall av frekvensvariationer som en komponent eller ett system kan hantera.
•fH betecknar den högre frekvensen
•fL betecknar den lägre frekvensen
•fc betecknar mittfrekvensen
Ju större procentuell bandbredd, desto bredare kanalbandbredd.
Strålningsintensitet:
Strålningsintensitet definieras som den utstrålade effekten per rymdvinkelenhet.
En antenn strålar intensivare i vissa riktningar, vilket motsvarar dess maximala strålningsintensitet. Det maximala möjliga strålningsområdet kännetecknas av strålningsintensiteten.
Matematiskt uttryck
Strålningsintensiteten erhålls genom att multiplicera den utstrålade effekttätheten med kvadraten på det radiella avståndet:
Där U är strålningsintensiteten, r är det radiella avståndet och （Wrad） är den utstrålade effekttätheten.
•U representerar strålningsintensiteten
•r representerar det radiella avståndet
•Wrad representerar den utstrålade effekttätheten
Ovanstående ekvation uttrycker antennens strålningsintensitet. Det radiella avståndet betecknas ibland med symbolen Φ.
Enheten för strålningsintensitet är watt per steradian (W/sr), eller watt per kvadratradian (W/rad²).
För att lära dig mer om antenner, besök:
Publiceringstid: 26 mars 2026
