Anténa je zařízení, které slouží jako rozhraní mezi elektrickým obvodem a prostorem určeným pro přenos a příjem elektromagnetických vln v určitém kmitočtovém rozsahu podle vlastní velikosti a tvaru. Vyrobené z kovu, zejména mědi nebo hliníku, vysílací antény mohou přeměňovat elektrický proud na elektromagnetické záření a naopak. Každé bezdrátové zařízení obsahuje alespoň jednu anténu.
Rádiové vlny bezdrátové sítě
Pokud je potřeba bezdrátová komunikace, je potřeba anténa. Má schopnost odesílat nebo přijímat elektromagnetické vlny pro komunikaci, kde není možné instalovat vedoucí systém.
Anténa je klíčovým prvkem této bezdrátové technologie. Rádiové vlny jsou snadno vytvářeny a využívány jak pro vnitřní, tak pro externí komunikaci, protože jsou schopny procházet budovami a cestovat po dlouhých vzdálenostech. Klíčové vlastnosti přenosových antén:
Jelikož je rozhlasové vysílání všesměrové, nevyžaduje se fyzická koordinace mezi vysílačem a přijímačem.
Frekvence rádiových vln určuje mnoho charakteristik přenosu.
Při nízkých frekvencích mohou vlny snadno procházet překážkami. Nicméně, jejich síla klesá s vzájemnou čtvercovou vzdáleností.
Vyšší vlnové délky jsou náchylnější k absorpci a odrážejí se na překážkách. Kvůli dlouhému rozmezí rádiových vlnRušení přenosů je problém.
V oblastech VLF, LF a MF šíření vln, také nazývaných povrchové vlny, sleduje zakřivení Země.
Maximální šířka pásma těchto vln je asi několik set kilometrů.
Vysílací antény se používají pro aplikace s malou šířkou pásma, jako je amplitudová modulace (AM).
Přenosy řady HF a VHF jsou absorbovány atmosférou ležící v blízkosti zemského povrchu. Část záření, která se nazývá vlna oblohy, však směřuje směrem ven a nahoru k ionosféře v horní atmosféře. Ionosféra obsahuje ionizované částice tvořené slunečním zářením. Tyto ionizované částice odrážejí vlny oblohy zpět na Zemi.
Rozmnožování vln
Rozložení přímého viditelnosti. Mezi všemi způsoby šíření se nejčastěji vyskytuje. Vlna se pohybuje na minimální vzdálenost, kterou lze vidět pouhým okem. Dále musíte použít vysílač zesilovače pro zvýšení signálu a jeho opětovné vysílání. Toto rozložení nebude hladké, pokud bude v přenosové cestě nějaká překážka. Tento přenos je určen pro infračervený nebo mikrovlnný přenos.
Propagace zemské vlny z vysílací antény. Rozmnožování vlny na Zemi probíhá podél obrysu Země. Taková vlna se nazývá přímá vlna. Vlna se někdy ohýbá magnetickým polem Země a vstupuje do přijímače. Taková vlna může být nazývána odraženou vlnou.
Vlna šířící se po zemiatmosféra známá jako pozemská. Přímá a odražená vlnová vlna společně odešle signál na přijímací stanici. Když vlna dosáhne přijímače, zpoždění se zastaví. Navíc je signál filtrován, aby nedošlo k deformaci a získání jasného závěru. Vlny jsou přenášeny z jednoho místa a jsou přijímány mnoha vysílacími anténami.
Koordinační systém měření antény
Vzhledem k plochému modelu bude uživatel čelit azimutu roviny a výšce roviny vzoru. Termín azimut se obvykle vyskytuje ve vztahu k "horizontu" nebo "horizontálně", zatímco termín "výška" je obvykle označován jako "vertikální". Na obrázku má rovina xy azimutální rovinu.
Diagram azimutální roviny se měří, když se měření provádí přesunem celé roviny xy kolem antény vysílajícího přijímač. Rovina elevace je rovina kolmá na rovinu x, například rovinu yz. Rovina kopce se pohybuje kolem celé roviny yz kolem testované antény. Vzorky (azimuty a výškové grafy) se často zobrazují jako grafy v polárních souřadnicích. To dává uživateli možnost snadno představit, jak anténa vyzařuje ve všech směrech, jako kdyby byla již "zaměřena" nebo namontována. Někdy je užitečné kreslit směrové diagramy v kartézských souřadnicích, zvláště když je v šablonách několik bočních okvětních plátků a kde jsou důležité boční okraje.
Klíčové vlastnosti komunikace
Antény jsou hlavními součástmijakéhokoli elektrického obvodu, protože zajišťují propojení mezi vysílačem a volným prostorem nebo mezi volným prostorem a přijímačem. Než budete mluvit o typech antén, musíte znát jejich vlastnosti. Anténní pole - systematické rozmístění antén, které spolupracují. Jednotlivé antény v poli mají obvykle stejný typ a jsou umístěny v těsné blízkosti, v pevné vzdálenosti od sebe. Toto pole umožňuje zvýšit směr, ovládání hlavních paprsků záření a bočních paprsků. Všechny antény jsou charakterizovány pasivním faktorem zisku. Pasivní zisk se měří hodnotou dBi, která se vztahuje k teoretické izotropní anténě. Věří se, že přenáší energii rovnoměrně ve všech směrech, ale v přírodě neexistuje. Zisk ideální polovodičové dipólové antény je 215 dB. EIRP nebo ekvivalentní izotropní vyzařovaný výkon vysílací antény je měřítkem maximálního výkonu, který by vyzařovala teoretická izotropická anténa ve směru maximálního zisku. EIRP bere v úvahu ztráty z elektrických vedení a konektorů a zahrnuje skutečný zisk. EIRP umožňuje vypočítat skutečné hodnoty výkonu a intenzity pole, pokud je znám skutečný zisk a výstup vysílače.
Zesílení antény ve směru
Definuje se jako poměr přírůstku výkonu v daném směru k nárůstu výkonové antény ve stejném směru. Standardní praxe je použitíizotropního emitoru jako referenční antény. V tomto případě bude izotropní emitor bez ztrát, vydává svou energii rovnoměrně ve všech směrech. To znamená, že zisk izotropního emitoru se rovná G = 1 (nebo 0 DB). Obvykle je obvyklé použití bloku dBi (decibelů vzhledem k izotropnímu emitoru) pro zesílení ve vztahu k izotropnímu emitoru.
Zisk, vyjádřený v dBi, se vypočítá podle následujícího vzorce: GdBi = 10 * Log (GNumeric /GIsotropic) = 10 * Log (GNumeric).
Někdy se teoretický dipól používá jako referenční hodnota, takže jednotka dBd (decibelů vzhledem k dipólu) bude použita k popisu zisku ve vztahu k dipolu. Tento blok se obvykle používá, pokud jde o zesílení všesměrových antén s vyšším ziskem. V tomto případě je jejich zisk vyšší o 22 dB. Proto pokud má anténa zisk 3 dB, celkový zisk bude 52 dB.
Šířka nosníku 3 dB
Taková šířka paprsku (nebo šířka poloměru) antény je obvykle určena pro každou z hlavních rovin. Šířka paprsku 3 dB v každé rovině je definována jako úhel mezi body hlavního okvětní lístky, který je snížen o maximální zisk o 3 dB. Šířka paprsku 3 DB - úhel mezi dvěma modrými čarami v polární oblasti. V tomto příkladu je šířka paprsku 3 dB v této rovině asi 37 stupňů. Antény se širokým paprskem světla mají obvykle nízký zisk a antény s úzkými šířkami paprskůvyšší zisk. Takže anténa, která řídí většinu své energie v úzkém paprsku, přinejmenším v jedné rovině, bude mít vyšší zisk. Poměr "dopředu-zpět" (F /B) se používá jako indikátor preference, která se pokouší popsat úroveň záření ze zadní strany směrové antény. V zásadě je poměr "zpět a dozadu" poměr zisků špiček v dopředném směru k zisku 180 stupňů za vrcholem. Samozřejmě, v poměru DB, poměr "dopředu a dozadu" je prostě rozdíl mezi vrcholovým ziskem v dopředném směru a faktorem zisku 180 stupňů za vrcholem.
Klasifikace antén
Existuje mnoho typů antén pro různé aplikace, jako jsou komunikace, radar, měření, simulace elektromagnetického impulzu (EMP), elektromagnetické kompatibility (EMC), a tak dále. D. Některé z nich jsou určeny pro práci v úzkých pásmech v zatímco jiné jsou určeny pro záření /přijímání přechodných impulzů. Charakteristika přenosových antén:
Fyzická struktura antény.
Frekvenční pásma.
Režim aplikace.
Níže jsou typy antén podle fyzické struktury:
drátové;
clona;
odrážejí;
anténní čočky;
mikropáskové antény;
masivní antény.
V následujícím jsou typy vysílacích antén na základě četnosti práce:
, velmi nízké frekvence (VLF).
Nízká frekvence (LF).
Průměrná frekvence(MF).
Vysokofrekvenční (HF).
Velmi vysoká frekvence (VHF).
Vysokofrekvenční frekvence (UHF).
Vysoce vysoká frekvence (SHF).
Mikrovlnná vlna.
Rádiové vlny.
Níže jsou vysílací a přijímací antény v závislosti na aplikačních režimech:
Komunikace bod-k-bod.
Programy řeči.
Radarová komunikace.
Satelitní komunikace.
Vlastnosti návrhu
Vysílající antény vytvářejí emise rádiových kmitočtů, které se šíří v prostoru. Příjem antény provádí zpětný proces: přijímá radiové frekvenční záření a přeměňuje je na potřebné signály, například zvuk, obrázky v televizních vysílacích anténách a mobilních telefonech. Nejjednodušší typ antény se skládá ze dvou kovových tyčí a je znám jako dipól. Jedním z nejběžnějších typů je monopolní anténa, která se skládá z tyče umístěné svisle k velké kovové desce, která slouží jako uzemněná rovina. Montáž na vozidlech je obvykle monopolní a kovová střecha vozidla slouží jako uzemnění. Vysílací anténní zařízení, jeho tvar a velikost určují provozní frekvenci a další charakteristiky záření. Jedním z důležitých vlastností antény je její orientace. Ve spojení mezi dvěma pevnými cíli, jako je spojení mezi dvěma pevnými vysílacími stanicemi nebo v radarových aplikacích, je vyžadována anténa, která přímo přenáší přenosovou energii do přijímače. Naopak, kdyvysílač nebo přijímač není stacionární, jako mobilní spojení je požadován nesměrový systém. V takových případech je vyžadována všesměrová anténa, která rovnoměrně přijímá všechny kmitočty ve všech směrech horizontální roviny a ve svislé rovině je záření nerovnoměrné a velmi malé, stejně jako vysílač vysílací antény.
Vysílací a přijímací zdroje
Vysílač - hlavní zdroj rádiového kmitočtu. Tento typ se skládá z vodiče, jehož intenzita kolísá v průběhu času a přeměňuje jej na radiofrekvenční záření šířící se v prostoru. Příjemová anténa - rádiové přijímací zařízení (RF). Provádí reverzní přenos, provádí vysílač, přijímá rádiové frekvenční záření, přeměňuje ho na elektrické proudy v elektrickém obvodu antény. Televizní a vysílací stanice používají vysílací antény k přenosu určitých typů signálů, které se šíří vzduchem. Tyto signály jsou detekovány přijímacími anténami, které je přeměňují na signály a jsou přijímány příslušným zařízením, například televizorem, rozhlasem nebo telefonem. Radiální přijímání a příjem televizních antén je určeno výhradně pro příjem rádiového kmitočtu a neprodukuje radiové radiové frekvence. Mobilní zařízení, jako jsou základnové stanice, opakovače a mobilní telefony, jsou vybaveny vyhrazenými vysílacími a přijímacími anténami, které vysílají radiové frekvenční záření a poskytují mobilní sítěSoulad s technologií komunikačních sítí. Rozdíl mezi analogovým a digitálním antény:
má variabilní analogový zisk antény a má dosah 50 km pro DVB-T. Čím dál je uživatel ze zdroje signálu, tím horší je signál.
Při příjmu digitální televize získává uživatel dobrý obrázek nebo obrázek. Je-li daleko od zdroje signálu, neobdrží žádný obraz.
Převodová digitální anténa má zabudované filtry pro snížení hluku a zlepšení kvality obrazu.
Analogový signál je přenášen přímo na televizor, zatímco digitální signál musí být nejprve dekódován. To vám umožní opravit chyby a data jsou komprese signálu pro více funkcí, jsou dodatečné kanály, EPG, Pay TV, interaktivních her a tak dále. D.
dipól vysílače
dipól je nejběžnější typ všesměrový a rozšiřuje energii rádiových frekvencí (RF) o 360 stupňů v horizontální rovině. Tato zařízení jsou navržena tak, aby rezonovala s polovinou nebo čtvrtinou vlnové délky použité frekvence. Může být stejně jednoduchý jako dva kusy drátu, požadovaná délka nebo může být zapouzdřený. Dipol se používá v mnoha korporátních sítích, malých kancelářích a pro domácí použití (SOHO). Má typickou impedanci, která umožňuje, aby byl s vysílačem spojen s maximálním přenosem výkonu. Pokud se anténa a vysílač neodpovídají, přenosová linka bude vykazovat zhoršenísignál nebo dokonce poškodit vysílač.
Směrné zaostření
Směrné antény se zaměřují na vyzařovaný výkon na úzký paprsek, což poskytuje významný zisk v tomto procesu. Jeho vlastnosti jsou také reciproční. Vysílací charakteristiky antény, jako je impedance a zisk, jsou také použitelné pro přijímací anténu. Proto může být stejná anténa použita jak pro odesílání, tak pro příjem signálu. Zesílení vysoce orientované parabolické antény slouží k zesílení slabého signálu. To je jeden z důvodů, proč jsou často používány pro komunikaci na dálku. Obvykle používaná směrová anténa je řada Yagi-Uda, nazývaná Yagi. To bylo vymyslel Shintaro Uda a jeho kolega Hidetsug Yaga v roce 1926. Yagi-anténa používá několik prvků pro vytvoření řízeného pole. Jeden řízený prvek, obvykle dipól, rozšiřuje energii vysokofrekvenční energie, prvky umístěné přímo před a pod řízeným prvkem, re-emitující vysokofrekvenční energii ve fázi a mimo fázi, odpovídajícím způsobem zesilující a zpomalující signál. Tyto prvky se nazývají parazitické prvky. Prvek je veden reflektorem nazývaným reflektor a prvky před zařízením se nazývají režiséři. Antény Yagi mají šířku paprsku v rozmezí 30 až 80 stupňů a mohou poskytnout pasivní zesílení více než 10 dB.
Parabolická anténa je nejznámější typ směrové antény. Parabola - křivka je symetrická a parabolický reflektor je povrch, který popisuje křivku v360 ° otočná deska. Parabolické antény se používají pro dálkovou komunikaci mezi budovami nebo velkými zeměpisnými oblastmi.
Polosměrové průřezové výbojky
Patch anténa je polovodičový emitor používající plochý kovový pás umístěný nad zemí. Záření ze zadní strany antény je účinně odříznuto od země a zvyšuje se směrem dopředu. Tento typ antény je také známý jako mikropásková anténa. Obvykle je obdélníkový a je umístěn v plastovém pouzdře. Tento typ antény lze provádět pomocí standardních metod PCB. Patch anténa může mít šířku paprsku 30 až 180 stupňů a typický zisk 9 dB. Sekční antény jsou jiným typem polovodičové antény. Sektorové antény poskytují schéma záření a obvykle se instalují do pole. Šířka paprsku pro sektorovou anténu se může pohybovat od 60 do 180 stupňů, s typickými 120 stupni. V rozděleném poli jsou antény úzce spojeny a poskytují plné pokrytí o 360 stupňů.
Výroba antény Yagi-Udi
V uplynulých desetiletích byla anténa Yagi-Uda viditelná téměř ve všech budovách.
Je zřejmé, že existuje řada režisérů, které zlepšují směr antény. Podavač je válcovaný dipól. Reflektor je dlouhý prvek, který je na konci konstrukce. Pro tuto anténu je třeba použít následující specifikace.
Prvek
Specifikace
Délka ovladatelného prvku
0458? do 05?
Délka reflektoru
055? - 058?
Funkce ředitele 1
045?
Délka režiséra 2
040?
Trvání ředitele 3
035?
Interval mezi řediteli
0,2?
Reflektor pro vzdálenost mezi dipoly
035?
Vzdálenost mezi dipoly a režisér
0125?
Níže jsou výhody antény Yagi-Uda:
Vysoký zisk.
Vysoká orientace.
Jednoduchost a servis.
Ztratí se méně energie.
Širší rozsah frekvencí.
Níže jsou nevýhody antény Yagi-Uda:
Tendence na hluk.
Jsou náchylné k atmosférickým účinkům.
Pokud dodržujete výše uvedené požadavky, můžete navrhnout anténu Yagi-Uda. Směrový obraz antény je velmi účinný, jak je znázorněno na obrázku. Malé okvětní plátky jsou potlačeny a ohnisko hlavní části se zvyšuje přidáním ředitelů k anténě.
