antena
Podstawowa wiedza na temat pomiarów antenowych
Szacowany czas do zakończenia czytania: 25 minut
Podstawowa wiedza na temat pomiarów anten obejmuje wiele aspektów, w tym funkcje anteny, parametry wydajności, metody pomiaru i środowiska testowe. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie podstawowej wiedzy z zakresu pomiarów antenowych:
1ã Funkcja anteny
Antena jest kluczowym elementem systemów komunikacji bezprzewodowej, a jej główne funkcje obejmują:
Promieniowanie kierunkowe lub odbiór sygnałów fal radiowych: w stanie nadawaniaantena przekształca energię elektromagnetyczną o wysokiej częstotliwości w linii transmisyjnej na fale elektromagnetyczne w wolnej przestrzeni; W stanie odbiorczym fale elektromagnetyczne w wolnej przestrzeni są przekształcane w energię elektromagnetyczną o wysokiej częstotliwości w linii przesyłowej.
Konwersja energii: Anteny muszą skutecznie przekształcać energię fal kierowanych propagowaną przez system podajnika na energię fal elektromagnetycznych lub przekształcać otrzymaną energię fal elektromagnetycznych na sygnały prądowe.
„ Kierunkowość: anteny mogą emitować lub odbierać fale elektromagnetyczne w sposób kierunkowy, koncentrując je w jak największym stopniu w pożądanym kierunku.
Polaryzacja: Antena powinna być w stanie emitować lub odbierać fale elektromagnetyczne o określonej polaryzacji.
2ã Parametry wydajności anteny
Parametry wydajności anteny są ważnymi wskaźnikami pomiaru jej wydajności i obejmują głównie:
Wzmocnienie: odnosi się do zdolności anteny do wzmacniania odbieranego sygnału, zwykle ściśle powiązanego z kierunkowością.
Kierunkowość: opisuje intensywność mocy promieniowania anteny w określonym kierunku w stosunku do jej stanu promieniowania dookólnego.
Wydajność: obejmuje wydajność promieniowania anteny i ogólną wydajność, przy czym pierwsza uwzględnia antenę straty, a druga uwzględnia całkowite straty, takie jak straty w przewodzie i dielektryku anteny.
Impedancja: Stosunek napięcia do prądu na zacisku wejściowym anteny, który stanowi obciążenie systemu zasilającego i wymaga dobrego dopasowania impedancji do systemu zasilającego.
Współczynnik fali stojącej (VSWR): odzwierciedla stopień dopasowania pomiędzy anteną a systemem zasilającym.
Polaryzacja: metoda polaryzacji, dzięki której antena emituje lub odbiera fale elektromagnetyczne.
Pasmo częstotliwości roboczej: Zakres częstotliwości, w którym antena może normalnie działać.
3ã Metoda pomiaru anteny
Pomiar parametrów anteny zwykle przeprowadza się przy użyciu przyrządów takich jak mierniki natężenia pola, mierniki mocy, mierniki impedancji lub analizatory sieci, a także specjalistycznego sprzętu badawczego, takiego jak standardowe anteny. Metody pomiaru obejmują:
Pomiar kierunku promieniowania: Stosując metodę anteny stałej lub metodę anteny obrotowej, zmierz intensywność promieniowania anteny w różnych kierunkach i narysuj wzór kierunku promieniowania.
Pomiar wzmocnienia: Stosując metodę porównawczą, porównaj testowaną antenę ze standardową anteną o znanym wzmocnieniu, aby określić zysk testowanej anteny.
Pomiar impedancji: do pomiaru impedancji wejściowej anteny użyj metody mostkowej, metody linii pomiarowej lub metody częstotliwości przemiatania.
4ã Środowisko testowe
Aby dokładnie zmierzyć parametry użytkowe anteny, konieczne jest zapewnienie idealnego środowiska testowego, co zwykle wymaga:
─ Płaski i otwarty teren: brak metalowych barier i reflektorów redukujących wpływ na propagację fal elektromagnetycznych.
⢠Wystarczająca odległość testowa: Odległość badanej anteny od anteny pomocniczej musi być większa niż minimalna odległość testowa anteny, aby ograniczyć błędy pomiarowe spowodowane różnicami fazowymi fal elektromagnetycznych padających na aperturę badanej anteny. ⢠Komora nieodblaskowa (mikrofalowa komora bezechowa): Wyściółka pomieszczenia wykonana jest z materiałów pochłaniających w kształcie ostrych zębów, które mogą pochłaniać większość energii elektromagnetycznej padającej na sześć ścian pomieszczenia i symulować Wolna przestrzeń dobrze sprawdza warunki.
Zasada anteny
Zasada anteny obejmuje głównie promieniowanie i odbiór fal elektromagnetycznych, a także konwersję energii pomiędzy falami kierowanymi i falami w swobodnej przestrzeni. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie zasady działania anteny:
1ã Definicja i funkcja
Definicja: Antena to urządzenie, które może skutecznie emitować fale elektromagnetyczne w określonym kierunku w przestrzeni lub skutecznie odbierać fale elektromagnetyczne z określonego kierunku w przestrzeni.
Funkcja: Anteny odgrywają kluczową rolę w systemach komunikacji bezprzewodowej, odpowiedzialne za przekształcanie prądów o wysokiej częstotliwości (lub fal kierowanych) w fale elektromagnetyczne i emitowanie ich w przestrzeń lub odbieranie i przekształcanie fal elektromagnetycznych w przestrzeni w prądy o wysokiej częstotliwości.
2ã Zasada działania
1. Indukcja elektromagnetyczna i promieniowanie elektromagnetyczne:
Zasada działania anteny opiera się głównie na zasadach indukcji elektromagnetycznej i promieniowania elektromagnetycznego. Gdy prąd o wysokiej częstotliwości przepływa przez antenę, generuje wokół niej zmienne pola elektryczne i magnetyczne. Według teorii pola elektromagnetycznego Maxwella „zmieniające się pole elektryczne generuje pole magnetyczne, a zmienne pole magnetyczne wytwarza pole elektryczne”. Ciągłe wzbudzanie umożliwia bezprzewodową propagację sygnału.
Po stronie nadawczej antena przekształca prąd o wysokiej częstotliwości w fale elektromagnetyczne i emituje je w przestrzeń kosmiczną; Po stronie odbiorczej antena wychwytuje fale elektromagnetyczne w przestrzeni i przekształca je w prądy o wysokiej częstotliwości.
2. Konwersja energii:
Antena służy jako konwerter energii, dopełniający konwersję energii pomiędzy falami kierowanymi (lub prądami o wysokiej częstotliwości) a falami w swobodnej przestrzeni. Antena nadawcza przekształca fale kierowane w fale swobodnej przestrzeni, natomiast antena odbiorcza przekształca fale swobodnej przestrzeni w fale kierowane.
3. Kierunkowość i polaryzacja:
Anteny mają określoną kierunkowość i mogą emitować lub odbierać fale elektromagnetyczne w sposób kierunkowy. Oznacza to, że antena ma większe możliwości promieniowania lub odbioru w określonych kierunkach, a słabsze w innych kierunkach.
Tryb polaryzacji anteny jest również jedną z jej ważnych cech, która określa stan polaryzacji anteny podczas emitowania lub odbierania fal elektromagnetycznych.
3ã Typ i charakterystyka anteny
Anteny można klasyfikować według różnych kryteriów klasyfikacji, w tym charakteru działania, przeznaczenia, charakterystyki anteny, rozkładu prądu, pasma częstotliwości, nośnej i kształtu.
Popularne typy anten obejmują anteny mobilnych stacji bazowych, anteny nadawcze, anteny radarowe, anteny WIFI, anteny telefonów komórkowych itp. Każda antena ma swoje specyficzne scenariusze zastosowania i charakterystykę działania.
4ã Projektowanie i optymalizacja anteny
Kształt, rozmiar, materiał i inne czynniki anteny mogą mieć wpływ na jej działanie. Dlatego przy projektowaniu anten należy kompleksowo uwzględnić wiele czynników, w tym częstotliwość roboczą, kierunek promieniowania, tryb polaryzacji, wymagania dotyczące wzmocnienia itp.
W procesie projektowania zwykle wykorzystuje się oprogramowanie symulacyjne do symulacji i optymalizacji, aby zapewnić, że antena spełni wymagania projektowe.
Co to jest antena?
Antena to urządzenie elektroniczne służące do skutecznego emitowania lub odbierania fal elektromagnetycznych w komunikacji bezprzewodowej. Jest niezbędnym elementem systemów bezprzewodowych, odpowiedzialnym za konwersję fal kierowanych (takich jak przepływ prądu w liniach transmisyjnych) na fale radiowe (fale elektromagnetyczne rozchodzące się w wolnej przestrzeni) lub zamianę fal radiowych na fale kierowane .
Specyficzne funkcje anteny obejmują:
1. Promieniowanie i odbiór: Po stronie nadawczej antena przekształca prądy o wysokiej częstotliwości w urządzeniach elektronicznych na fale radiowe i emituje te fale do otaczającej przestrzeni. Po stronie odbiorczej antena wychwytuje fale radiowe w przestrzeni i przekształca je w prądy o wysokiej częstotliwości w celu dalszego przetwarzania przez urządzenia elektroniczne.
2. Konwersja energii: Anteny są nośnikiem konwersji energii, który może przekształcić energię elektryczną urządzeń elektronicznych w energię fal radiowych lub energię fal radiowych w energię elektryczną.
3. Kierunkowość: Wiele anten zaprojektowano z myślą o określonej kierunkowości, co oznacza, że mogą skuteczniej emitować lub odbierać fale radiowe w określonych kierunkach. Anteny kierunkowe mogą pomóc poprawić wydajność komunikacji, zmniejszyć zakłócenia i zwiększyć odległość komunikacyjną.
4. Polaryzacja: Polaryzacja anteny odnosi się do kierunku pola elektromagnetycznego, w którym antena emituje lub odbiera fale radiowe. Typowe metody polaryzacji obejmują polaryzację poziomą, polaryzację pionową, polaryzację kołową i polaryzację eliptyczną. Różne metody polaryzacji mogą mieć różne zalety i ograniczenia w komunikacji.
5. Dopasowanie impedancji: Aby skutecznie przesyłać i odbierać fale radiowe, anteny muszą mieć impedancję dopasowaną do linii przesyłowych (takich jak podajniki). Oznacza to, że impedancja wejściowa anteny powinna odpowiadać impedancji charakterystycznej linii przesyłowej, aby zmniejszyć odbicie i straty energii podczas transmisji.
Istnieje wiele typów anten, w tym między innymi anteny dipolowe, anteny pętlowe, anteny paraboliczne, anteny spiralne, anteny macierzowe itp. Każda antena ma swoje specyficzne scenariusze zastosowania i charakterystykę działania, taką jak wzmocnienie, kierunkowość, częstotliwość reakcja, tryb polaryzacji itp.
