Suunatavus on antenni põhiparameeter. See mõõdab suundantenni kiirgusmustrit. Antennil, mis kiirgab võrdselt igas suunas, on suunatavus võrdne 1-ga. (See on samaväärne null detsibelliga -0 dB).
Sfääriliste koordinaatide funktsiooni saab kirjutada normaliseeritud kiirgusmustrina:
[Võrrand 1]
Normaliseeritud kiirgusmuster on sama kujuga kui algne kiirgusmuster. Normaliseeritud kiirgusmustrit vähendatakse magnituudi võrra nii, et kiirgusmustri maksimaalne väärtus on võrdne 1-ga. (Suurim on "F" võrrandi [1] väärtus). Matemaatiliselt kirjutatakse suunavuse valem (tüüp "D") järgmiselt:
See võib tunduda keerulise suunavõrrandina. Kuid molekulide kiirgusmustrid on kõige väärtuslikumad. Nimetaja tähistab igas suunas kiiratud keskmist võimsust. Võrrand on seega tippkiirgusvõimsuse mõõt, mis on jagatud keskmisega. See annab antenni suunavuse.
Suunatud paradigma
Näiteks vaatleme kahte järgmist võrrandit kahe antenni kiirgusmustri jaoks.
Antenn 1
Antenn 2
Need kiirgusmustrid on kujutatud joonisel 1. Pange tähele, et kiirgusrežiim sõltub ainult polaarnurga teeta(θ) väärtusest. Kiirgusmuster ei sõltu asimuudist. (Asimutaalne kiirgusmuster jääb samaks.) Esimese antenni kiirgusmuster on vähem suunatud kui teise antenni kiirgusmuster. Seetõttu eeldame, et esimese antenni suunatavus on madalam.
Joonis 1. Antenni kiirgusdiagramm. Kas sellel on kõrge suunatus?
Valemi [1] abil saame arvutada, et antennil on suurem suunavus. Oma arusaamise kontrollimiseks mõelge joonisele 1 ja sellele, mis on suunavus. Seejärel määrake ilma matemaatikat kasutamata, millisel antennil on suurem suunavus.
Suunaarvutuse tulemused, kasutage valemit [1]:
Suundantenni 1 arvutus, 1,273 (1,05 dB).
Suundantenni 2 arvutus, 2,707 (4,32 dB).
Suurem suunatundlikkus tähendab fokuseeritumat ehk suunatud antenni. See tähendab, et kahe vastuvõtuga antennil on 2,707 korda suurem suunatud võimsus kui ringsuunalisel antennil. Antenn 1 saab 1,273 korda suurema võimsuse kui ringsuunaline antenn. Rindsuunalisi antenne kasutatakse ühise võrdlusalusena, kuigi isotroopseid antenne pole olemas.
Mobiiltelefonide antennidel peaks olema madal suunatundlikkus, kuna signaalid võivad tulla igast suunast. Seevastu satelliitantennidel on kõrge suunatundlikkus. Satelliitantenn võtab signaale vastu kindlast suunast. Näiteks kui ostate satelliittelevisiooni antenni, ütleb ettevõte teile, kuhu see suunata, ja antenn võtab vastu soovitud signaali.
Lõpetuseks loetleme antennitüübid ja nende suunatundlikkuse. See annab teile aimu, milline suunatundlikkus on levinud.
Antenni tüüp Tüüpiline suunatavus Tüüpiline suunatavus [detsibell] (dB)
Lühike dipoolantenn 1,5 1,76
Poollaine dipoolantenn 1,64 2,15
Plaaster (mikroribaantenn) 3,2–6,3 5–8
Signaalantenn 10-100 10-20
Taldrikantenn 10–10 000 10–40
Nagu ülaltoodud andmed näitavad, on antenni suunavus väga erinev. Seetõttu on oluline mõista suunavust, kui valite oma konkreetse rakenduse jaoks parima antenni. Kui teil on vaja saata või vastu võtta energiat mitmest suunast ühes suunas, peaksite projekteerima madala suunavusega antenni. Madala suunavusega antennide rakenduste näideteks on autoraadiod, mobiiltelefonid ja arvutite traadita internetiühendus. Seevastu, kui teete kaugseiret või sihipärast võimsuse ülekannet, on vaja väga suunatud antenni. Väga suunatud antennid maksimeerivad võimsuse ülekannet soovitud suunast ja vähendavad signaale soovimatutest suundadest.
Oletame, et me tahame madala suunateguriga antenni. Kuidas me seda teeme?
Antenniteooria üldreegel on, et madala suunavuse saavutamiseks on vaja elektriliselt väikest antenni. See tähendab, et kui kasutate antenni, mille kogupikkus on 0,25–0,5 lainepikkust, siis minimeerite suunavuse. Poollaine dipoolantennidel või poole lainepikkusega piluantennidel on tavaliselt alla 3 dB suunavus. See on nii madal suunavus, mida praktikas saavutada on võimalik.
Lõppkokkuvõttes ei saa me teha antenne, mis on väiksemad kui veerand lainepikkus, ilma et see vähendaks antenni efektiivsust ja antenni ribalaiust. Antenni efektiivsust ja antenni ribalaiust käsitletakse tulevastes peatükkides.
Suure suunavusega antenni jaoks vajame erineva lainepikkusega antenne. Näiteks satelliitantennidel ja ruupantennidel on kõrge suunavus. See on osaliselt tingitud sellest, et neil on mitu lainepikkust.
Miks see nii on? Lõppkokkuvõttes on põhjus seotud Fourier' teisenduse omadustega. Lühikese impulsi Fourier' teisenduse korral saadakse lai spekter. Antenni kiirgusmustri määramisel see analoogia ei kehti. Kiirgusmustrit võib pidada voolu või pinge jaotuse Fourier' teisenduseks piki antenni. Seetõttu on väikestel antennidel lai kiirgusmuster (ja madal suunavus). Antennid, millel on suur ühtlane pinge- või voolujaotus. Väga suunatud mustrid (ja kõrge suunavus).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Veebisait: www.rf-miso.com
Postituse aeg: 07.11.2023
