Çfarë është Drejtueshmëria e Antenës?
Përgjigje e shpejtë:Drejtueshmëria e antenës përshkruan se sa fort një antenë përqendron fuqinë e rrezatuar në një drejtim të caktuar krahasuar me një radiator ideal izotropik. Një radiator izotropik ka një drejtueshmëri prej 1 ose 0 dBi.
Një drejtim më i lartë prodhon një model rrezatimi më të ngushtë dhe më të fokusuar, ndërsa një drejtim më i ulët siguron një mbulim këndor më të gjerë. Drejtueshmëria varet nga forma e modelit të rrezatimit dhe nuk përfshin humbjet e antenës.
Modeli i normalizuar i rrezatimit mund të shprehet në koordinata sferike si:
Modeli i normalizuar i rrezatimit
Formula e Drejtimit të Antenës
Një model rrezatimi i normalizuar ka të njëjtën formë si modeli origjinal, por vlera e tij maksimale është e shkallëzuar në 1. Drejtueshmëria e antenës, e shkruar siD, krahason intensitetin maksimal të rrezatimit me intensitetin mesatar të rrezatimit në të gjitha drejtimet.
Emëruesi i ekuacionit përfaqëson modelin total të integruar mbi një sferë. Pjesëtimi i vlerës maksimale me këtë mesatare hapësinore tregon se sa fort antena përqendron energjinë në drejtimin e saj kryesor.
Drejtueshmëria kundrejt fitimit
Drejtueshmëria përshkruan vetëm se si përqendrohet modeli i rrezatimit. Fitimi i antenës gjithashtu merr parasysh efikasitetin e rrezatimit, duke përfshirë humbjet përçuese dhe dielektrike.
Marrëdhënia ështëG = ηD, kuGështë fitim,ηështë efikasiteti i rrezatimit, dheDështë drejtimi. Një antenë pa humbje ka fitim të barabartë me drejtimin e saj; në një antenë të vërtetë, fitimi është normalisht më i ulët. Të dy vlerat zakonisht shprehen në dBi kur i referohen një radiatori izotropik.
Shembull i Llogaritjes së Drejtueshmërisë
Si shembull, merrni në konsideratë dy ekuacionet e mëposhtme për modelin e rrezatimit të dy antenave.
Antena 1
Antena 2
Modeli dhe Drejtimi i Rrezatimit
Modelet e mëposhtme ndryshojnë në varësi të këndit polarθdhe supozohet se mbeten konstante me azimuth. Antena 1 e përhap rrezatimin e saj më gjerësisht, ndërsa Antena 2 përqendron më shumë energji rreth drejtimit të saj kryesor.
Meqenëse një rreze kryesore më e ngushtë përfaqëson një përqendrim më të madh të fuqisë së rrezatuar, Antena 2 pritet të ketë një drejtim më të lartë.
Figura 1. Krahasimi i dy modeleve të normalizuara të rrezatimit. Modeli më i përqendruar ka drejtim më të lartë.
Rezultatet e Llogaritjes së Drejtueshmërisë
Zbatimi i ekuacionit të drejtueshmërisë në dy modelet shembull jep:
- Antena 1:D = 1.273, ose 1.05 dBi
- Antena 2:D = 2.707, ose 4.32 dBi
Antena 2 ka drejtimshmëri më të lartë sepse rrezatimi i saj është më i përqendruar rreth drejtimit të kulmit. Një radiator izotropik përdoret si referencë 0 dBi edhe pse është një model ideal dhe jo një antenë fizike e realizueshme.
Aplikime me Drejtueshmëri të Lartë kundrejt të Ulët
Antena me drejtim të ulëtofrojnë mbulim të gjerë këndor dhe janë të dobishme kur sinjalet mund të mbërrijnë nga drejtime të ndryshme, siç janë pajisjet mobile, radiot e automjeteve dhe qasja e përgjithshme pa tel.
Antena me drejtim të lartëpërqendrojnë energjinë në një rreze më të ngushtë. Ato preferohen për lidhje satelitore, radar, teledeteksion dhe komunikim pikë-me-pikë ku dihet drejtimi i dëshiruar.
Tabela më poshtë tregon diapazone të përafërta të drejtimit për disa lloje të zakonshme antenash.
Vlerat tipike të drejtimit të antenës
| Lloji i antenës | Raporti i përafërt i drejtimit | Drejtueshmëria e përafërt (dBi) |
|---|---|---|
| Dipol i shkurtër | 1.5 | 1.76 |
| Dipol gjysmëvalësh | 1.64 | 2.15 |
| Antenë patch | 3.2-6.3 | 5-8 |
| Antenë me brirë | 10-100 | 10-20 |
| Antenë antene | 10-10,000 | 10-40 |
Këto vlera janë diapazone përfaqësuese. Drejtueshmëria aktuale varet nga frekuenca, madhësia elektrike, gjeometria, ndriçimi dhe kushtet e funksionimit.
Si matet drejtimi i antenës?
Drejtueshmëria zakonisht përcaktohet nga një model rrezatimi i matur. Antena nën provë karakterizohet mbi azimutin dhe lartësinë, dhe të dhënat që rezultojnë në fushë ose fuqi normalizohen për të krijuar një model tredimensional.
- Matni nivelin relativ të rrezatimit mbi diapazonin këndor të kërkuar.
- Përcaktoni intensitetin maksimal të rrezatimit.
- Integroni modelin e rrezatimit mbi këndin e ngurtë për të marrë mesataren hapësinore.
- Pjesëtoni intensitetin e pikës me intensitetin mesatar dhe shpreheni rezultatin si raport ose në dBi.
I kontrolluartestimi i antenësNdihmon në uljen e reflektimeve dhe pasigurisë së matjes kur vlerësohen modelet e rrezatimit, fitimi, polarizimi dhe drejtimi.
Si ndikon madhësia e antenës në drejtimshmëri
Madhësia elektrike ndikon fuqishëm në modelin e rrezatimit. Një antenë e vogël me një element të vetëm normalisht prodhon një rreze të gjerë dhe drejtueshmëri relativisht të ulët. Rritja e hapjes efektive në gjatësi vale lejon që një antenë ose grup të formojë një rreze më të ngushtë dhe të arrijë drejtueshmëri më të lartë.
- Drejtimi i poshtëm:i dobishëm për mbulim të një zone të gjerë dhe sinjale që vijnë nga drejtime të shumëfishta.
- Drejtueshmëri më e lartë:i dobishëm për lidhje të fokusuara, selektivitet këndor të përmirësuar dhe refuzim të sinjaleve jashtë rrezes kryesore.
Drejtueshmëria nuk përcaktohet vetëm nga madhësia fizike. Gjeometria, shpërndarja e rrymës, hapësira dhe fazat e vargjeve, ndriçimi i aperturës dhe frekuenca e funksionimit ndikojnë të gjitha në modelin përfundimtar të rrezatimit.
Një rreze më e ngushtë në përgjithësi korrespondon me një drejtueshmëri më të lartë, por kërkon gjithashtu drejtim dhe shtrirje më të saktë. Për marrëdhënien midis drejtueshmërisë, efikasitetit dhe performancës së realizuar, shihefikasiteti dhe fitimi i antenës.
Pyetje të Shpeshta
Çfarë është drejtimi i antenës në terma të thjeshtë?
Është një masë se sa fort një antenë përqendron rrezatimin në një drejtim krahasuar me rrezatimin mesatar në të gjitha drejtimet.
A është drejtimi i antenës i njëjtë me përforcimin?
Jo. Drejtueshmëria përshkruan përqendrimin e modelit, ndërsa fitimi përfshin edhe efikasitetin e rrezatimit. Marrëdhënia e tyre është G = ηD.
Çfarë do të thotë drejtueshmëria 0 dBi?
Korrespondon me një radiator ideal izotropik me një raport të drejtueshmërisë prej 1. Është referenca e përdorur për të shprehur drejtueshmërinë në dBi.
Si mund të rritet drejtimi i antenës?
Drejtueshmëria mund të rritet duke zmadhuar aperturën elektrike efektive, duke përdorur reflektorë ose lente, duke formuar vargje me amplitudë dhe fazë të kontrolluar, ose duke zgjedhur një gjeometri që prodhon një rreze kryesore më të ngushtë.
A do të thotë gjithmonë një drejtim më i lartë një antenë më e mirë?
Jo. Një drejtim më i lartë është i dobishëm kur dihet drejtimi i synuar, por mbulimi i gjerë mund të jetë më i rëndësishëm për aplikacionet mobile ose shumëdrejtimëshe. Zgjedhja e saktë varet nga lidhja, mbulimi, gjerësia e brezit, efikasiteti dhe kërkesat e instalimit.
Për ndihmë në zgjedhjen ose testimin e një antene për aplikimin tuaj,kontaktoni RF MISOose emailinfo@rf-miso.com.
Koha e postimit: 07 nëntor 2023
