Uudised - Antenni teooria – põhiparameetrid

See peatükk tutvustab traadita side põhiparameetreid, mille eesmärk on anda parem arusaam antennide rollist sidesüsteemides. Traadita side toimub elektromagnetlainete kujul, mistõttu on oluline mõista lainete leviku omadusi.

Selles peatükis käsitleme järgmisi parameetreid:

• Sagedus
• Lainepikkus
• Takistussobitamine
• VSWR ja peegeldunud võimsus
• Ribalaius
•Ribalaiuse protsent
• Kiirguse intensiivsus

Nüüd vaatame neid üksikasjalikumalt.

Sagedus:

Standarddefinitsiooni kohaselt on sagedus laine korduste arv ajaühikus. Lihtsamalt öeldes kirjeldab sagedus sündmuse toimumise sagedust. Perioodiline laine kordub iga T sekundi (üks periood) järel ja selle sagedus on ajaperioodi T pöördväärtus.

Matemaatiliselt näeb see välja järgmiselt:

$$f = \frac{1}{T}$$

• F tähistab perioodilise laine sagedust, samas kui

•T on ühe täistsükli läbimiseks kuluv aeg.

Sagedust mõõdetakse hertsides, lühendatult Hz.

Ülaltoodud joonis illustreerib siinuslaine, mis kujutab pinget (mV-des) aja funktsioonina (ms). See lainekuju kordub iga 2t millisekundi järel; seega on selle periood T = 2t ms ja sagedus f = 1/(2t) kHz.

Lainepikkus:

Standarddefinitsiooni kohaselt nimetatakse lainepikkuseks kahe järjestikuse tipu või kahe järjestikuse madalseisu vahelist kaugust.

Lihtsamalt öeldes on lainepikkus kahe külgneva positiivse piigi või kahe külgneva negatiivse piigi vaheline kaugus. Allolev joonis näitab perioodilist lainekuju, kus on märgitud lainepikkus (λ) ja amplituud. Mida kõrgem on sagedus, seda lühem on lainepikkus ja vastupidi.

Lainepikkuse valem on:

$$\lambda = \frac{c}{f}$$

•λ tähistab lainepikkust

• C on valguse kiirus (3 dollarit korda 10^8 meetrit sekundis)

• F on sagedus

Lainepikkust λ väljendatakse pikkusühikutes, näiteks meetrites, jalgades või tollides. Levinud ühik on meeter.

Takistuse sobitamine:

Standarddefinitsiooni kohaselt toimub impedantsi sobitamine siis, kui saatja impedants on ligikaudu võrdne vastuvõtja impedantsiga.

Antenni ja vooluahela vahel on vajalik impedantsi sobitamine. Antenni, ülekandeliini ja vooluahela impedantsid peaksid olema sobitatud, et saavutada maksimaalne võimsusülekanne antenni ja vastuvõtja või saatja vahel.

Sobivuse vajalikkus
Resonantseadmed on võimelised andma optimaalset väljundit teatud kitsaribalistes sagedustes. Resonantseadmena saab antenn parema väljundvõimsuse, kui selle impedants on õigesti sobitatud.

• Kui antenni impedants vastab vaba ruumi impedantsile, kandub antenni kiirgav võimsus efektiivselt edasi

• Vastuvõtuantenni väljundtakistus peaks vastama vastuvõtuvõimendi vooluahela sisendtakistusele.

• Saatva antenni puhul peaks selle sisendtakistus vastama saatva võimendi väljundtakistusele ja ülekandeliini iseloomulikule takistusele.

Takistust mõõdetakse oomides ja seda tähistatakse sümboliga Z.

VSWR ja peegeldunud võimsus ：

Standarddefinitsiooni kohaselt nimetatakse seisulaine maksimaalse ja minimaalse pinge suhet seisulaine pinge suhteks (VSWR).

Kui antenni, ülekandeliini ja vooluahela impedantsid on ebaühtlased, ei saa energiat efektiivselt kiirata; selle asemel peegeldub osa energiast tagasi.

Peamised omadused on —

• Parameetrit, mis näitab impedantsi mittevastavuse astet, nimetatakse pinge seisulaine suhteks (VSWR).

• VSWR tähistab pinge ja seisulaine suhet ning seda nimetatakse ka SWR-iks.

• Mida suurem on impedantsi mittevastavus, seda suurem on VSWR väärtus

• Efektiivse kiirguse saavutamiseks on ideaalne VSWR väärtus 1:1

• Peegeldunud võimsus viitab edasise võimsuse osale, mis läheb raisku. Peegeldunud võimsus ja VSWR kirjeldavad sisuliselt sama füüsikalist nähtust erinevatest vaatenurkadest.

Ribalaius:

Standarddefinitsiooni kohaselt nimetatakse ribalaiuseks sagedusriba, mis jääb kindlaksmääratud lainepikkuste vahemikku ja on eraldatud konkreetsele sidele.

Kui signaali edastatakse või vastu võetakse, töötab see teatud sagedusvahemikus. See konkreetne sagedusvahemik on määratud konkreetsele signaalile, et vältida edastuse ajal teiste signaalide tekitatud häireid.

• Ribalaius viitab signaaliülekande kõrgsageduse ja madalsageduse piirsageduse vahelisele sagedusvahemikule.

• Kui ribalaius on eraldatud, ei saa teised seda kasutada

• Kogu spekter on jagatud ribalaiuse segmentideks, millest igaüks on määratud erinevatele saatjatele

Äsja arutatud ribalaiust võib nimetada ka absoluutseks ribalaiuseks.

Ribalaiuse protsent:

Standarddefinitsiooni kohaselt nimetatakse absoluutse ribalaiuse ja selle kesksageduse suhet protsendiliseks ribalaiuseks.

Sagedusriba piires, mille juures signaali tugevus saavutab oma maksimumi, nimetatakse resonantssageduseks, tuntud ka kui riba kesksagedus ja tähistatakse kui fC.

• Sagedusriba kõrgemaid ja madalamaid sagedusi tähistatakse vastavalt fH ja fL-iga.

• Absoluutne ribalaius on antud valemiga fH − fL

• Sagedusriba laiuse hindamiseks on vaja arvutada selle murdosa ribalaius ehk protsentuaalne ribalaius.

Ribalaiuse protsent arvutatakse selleks, et mõista sagedusmuutuste vahemikku, millega komponent või süsteem hakkama saab.

•fH tähistab kõrgemat sagedust

•fL tähistab madalamat sagedust

•fc tähistab kesksagedust

Mida suurem on ribalaiuse protsent, seda laiem on kanali ribalaius.

Kiirguse intensiivsus:

Kiirgusintensiivsus on defineeritud kui kiiratav võimsus ruuminurga ühiku kohta.

Antenn kiirgab intensiivsemalt teatud suundades, mis vastavad selle maksimaalsele kiirgusintensiivsusele. Maksimaalset võimalikku kiirgusulatust iseloomustab kiirgusintensiivsus.

Matemaatiline avaldis
Kiirgusintensiivsus saadakse kiirgusvõimsuse tiheduse korrutamisel radiaalkauguse ruuduga: