Direktivitet är en grundläggande antennparameter. Detta är ett mått på hur strålningsmönstret för en riktad antenn är. En antenn som strålar lika i alla riktningar kommer att ha en riktning som är lika med 1. (Detta motsvarar noll decibel -0 dB).
Funktionen av sfäriska koordinater kan skrivas som ett normaliserat strålningsmönster:
[Ekvation 1]
Ett normaliserat strålningsmönster har samma form som det ursprungliga strålningsmönstret. Det normaliserade strålningsmönstret reduceras med magnituden så att det maximala värdet för strålningsmönstret är lika med 1. (Det största är ekvationen [1] av "F"). Matematiskt skrivs formeln för riktning (typ "D") som:
Detta kan verka som en komplicerad riktningsekvation. Emellertid är molekylernas strålningsmönster av störst värde. Nämnaren representerar medeleffekten som utstrålas i alla riktningar. Ekvationen är då ett mått på den utstrålade toppeffekten dividerat med medelvärdet. Detta ger antennen riktning.
Riktningsparadigm
Som ett exempel, betrakta de följande två ekvationerna för strålningsmönstret för två antenner.
Antenn 1
Antenn 2
Dessa strålningsmönster är plottade i figur 1. Observera att strålningsläget endast är en funktion av den polära vinkeln theta(θ) Strålningsmönstret är inte en funktion av azimut. (Det azimutala strålningsmönstret förblir oförändrat). Strålningsmönstret för den första antennen är mindre riktat, då strålningsmönstret för den andra antennen. Därför förväntar vi oss att riktningsförmågan blir lägre för den första antennen.
figur 1. Strålningsmönsterdiagram för en antenn. Har hög riktning?
Med formeln [1] kan vi beräkna att antennen har högre riktningsförmåga. För att kontrollera din förståelse, tänk på figur 1 och vad riktning är. Bestäm sedan vilken antenn som har högre riktning utan att använda någon matematik.
Riktningsberäkningsresultat, använd formel [1]:
Riktningsantenn 1 beräkning, 1,273 (1,05 dB).
Riktningsantenn 2-beräkning, 2,707 (4,32 dB).
Ökad riktning innebär en mer fokuserad eller riktad antenn. Detta betyder att en 2-mottagande antenn har 2,707 gånger den riktade effekten av sin topp än en rundstrålande antenn. Antenn 1 kommer att få 1,273 gånger så stor effekt som en rundstrålande antenn. Rundstrålande antenner används som en vanlig referens även om det inte finns några isotropa antenner.
Mobiltelefonantenner bör ha låg riktning eftersom signaler kan komma från alla håll. Däremot har parabolantenner hög riktningsförmåga. En parabol tar emot signaler från ett fast håll. Som ett exempel, om du får en parabolantenn, kommer företaget att tala om för dig var du ska rikta den och parabolen kommer att få den önskade signalen.
Vi avslutar med en lista över antenntyper och deras riktning. Detta kommer att ge dig en uppfattning om vilken riktning som är vanligt.
Antenntyp Typisk riktningsförmåga Typisk riktningsförmåga [decibel] (dB)
Kort dipolantenn 1,5 1,76
Halvvågsdipolantenn 1,64 2,15
Patch (microstrip antenn) 3,2-6,3 5-8
Hornantenn 10-100 10-20
Diskantenn 10-10 000 10-40
Som ovanstående data visar varierar antennriktningen mycket. Därför är det viktigt att förstå riktningsförmågan när du väljer den bästa antennen för din specifika applikation. Om du behöver skicka eller ta emot energi från flera riktningar i en riktning bör du designa en antenn med låg riktning. Exempel på applikationer för lågdirektivitetsantenner inkluderar bilradioapparater, mobiltelefoner och trådlös internetåtkomst till datorer. Omvänt, om du gör fjärranalys eller riktad kraftöverföring, kommer en starkt riktad antenn att krävas. Starkt riktade antenner kommer att maximera kraftöverföringen från önskad riktning och reducera signaler från oönskade riktningar.
Anta att vi vill ha en antenn med låg riktning. Hur gör vi detta?
Den allmänna regeln för antennteorin är att du behöver en elektriskt liten antenn för att producera låg riktningsförmåga. Det vill säga, om du använder en antenn med en total storlek på 0,25 - 0,5 våglängder, så kommer du att minimera riktverkan. Halvvågsdipolantenner eller halvvågsslitsantenner har vanligtvis mindre än 3 dB riktningsförmåga. Detta är så lågt som en riktning som du kan få i praktiken.
I slutändan kan vi inte göra antenner mindre än en kvarts våglängd utan att minska antennens effektivitet och antennens bandbredd. Antenneffektivitet och antennbandbredd kommer att diskuteras i kommande kapitel.
För en antenn med hög riktningsförmåga behöver vi antenner av många våglängdsstorlekar. Såsom parabolantenner och hornantenner har hög riktningsförmåga. Detta beror delvis på att de är många våglängder långa.
varför är det så? I slutändan har orsaken att göra med Fouriertransformens egenskaper. När man tar Fouriertransformen av en kort puls får man ett brett spektrum. Denna analogi är inte närvarande vid bestämning av strålningsmönstret för en antenn. Strålningsmönstret kan ses som Fouriertransformen av fördelningen av ström eller spänning längs antennen. Därför har små antenner breda strålningsmönster (och låg riktverkan). Antenner med stor likformig spännings- eller strömfördelning Mycket riktningsmönster (och hög riktverkan).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Webbplats: www.rf-miso.com
Posttid: 2023-nov-07
