anténa
Základní znalosti anténního měření
Odhadem 25 minut do konce čtení
Základní znalosti anténního měření zahrnují více aspektů, včetně funkcí antény, výkonnostních parametrů, metod měření a testovacích prostředí. Následuje podrobné vysvětlení základních znalostí anténního měření:
1ã Funkce antény
Anténa je klíčovou součástí systémů bezdrátové komunikace a mezi její hlavní funkce patří:
Směrové vyzařování nebo příjem signálů rádiových vln: Ve stavu vysílání převádí anténa vysokofrekvenční elektromagnetickou energii v přenosovém vedení na elektromagnetické vlny ve volném prostoru; V přijímacím stavu se elektromagnetické vlny ve volném prostoru přeměňují na vysokofrekvenční elektromagnetickou energii v přenosovém vedení.
Přeměna energie: Antény potřebují efektivně převádět energii řízených vln šířenou napájecím systémem na energii elektromagnetických vln nebo převádět energii přijatých elektromagnetických vln na proudové signály.
⢠Směrovost: Antény mohou vyzařovat nebo přijímat elektromagnetické vlny směrovým způsobem a maximálně je koncentrovat v požadovaném směru.
Polarizace: Anténa by měla být schopna vysílat nebo přijímat elektromagnetické vlny specifikované polarizace.
2ã Výkonové parametry antény
Výkonové parametry antény jsou důležitými ukazateli pro měření jejího výkonu, včetně:
Zisk: Odkazuje na schopnost antény zesílit přijímaný signál, obvykle úzce souvisí se směrovostí.
Směrovost: Popisuje intenzitu vyzařování antény v určitém směru vzhledem k jejímu všesměrovému stavu vyzařování.
Účinnost: zahrnuje účinnost vyzařování antény a celkovou účinnost, přičemž první bere v úvahu ztráty antény a druhé bere v úvahu celkové ztráty, jako jsou ztráty ve vodiči a dielektriku antény.
Impedance: Poměr napětí a proudu na vstupní svorce antény, což je zátěž napájecího systému a vyžaduje dobré impedanční přizpůsobení napájecímu systému.
Poměr stojatých vln (VSWR): odráží stupeň shody mezi anténou a napájecím systémem.
Polarizace: Metoda polarizace, při které anténa vysílá nebo přijímá elektromagnetické vlny.
Provozní frekvenční pásmo: Frekvenční rozsah, ve kterém může anténa normálně fungovat.
3ã Metoda měření antény
Měření parametrů antény se obvykle provádí pomocí přístrojů, jako jsou měřiče intenzity pole, měřiče výkonu, měřiče impedance nebo síťové analyzátory, stejně jako speciální testovací zařízení, jako jsou standardní antény. Mezi metody měření patří:
Měření směrového diagramu záření: Pomocí metody pevné antény nebo metody rotující antény změřte intenzitu záření antény v různých směrech a nakreslete směrový diagram záření.
Měření zisku: Pomocí srovnávací metody porovnejte testovanou anténu se standardní anténou se známým ziskem, abyste určili zisk testované antény.
Měření impedance: K měření vstupní impedance antény použijte metodu můstku, metodu měření vedení nebo metodu rozmítané frekvence.
4ã Testovací prostředí
Aby bylo možné přesně měřit výkonové parametry antény, je nutné zajistit ideální testovací prostředí, které obvykle vyžaduje:
⢠Plochá a otevřená půda: Žádné kovové bariéry nebo reflektory, které by snížily dopad na šíření elektromagnetických vln.
⢠Dostatečná zkušební vzdálenost: Vzdálenost mezi zkoušenou anténou a pomocnou anténou musí být větší než minimální zkušební vzdálenost antény, aby se snížily chyby měření způsobené fázovými rozdíly elektromagnetických vln dopadajících na aperturu zkoušené antény. ⢠Nereflexní komora (mikrovlnná anechoická komora): Obložení místnosti je vyrobeno z absorbujících materiálů ve tvaru ostrých zubů, které mohou absorbovat většinu elektromagnetické energie dopadající na šest stěn místnosti a simulovat podmínky testování volného prostoru dobře.
Princip antény
Princip antény zahrnuje především vyzařování a příjem elektromagnetických vln a také přeměnu energie mezi řízenými vlnami a vlnami volného prostoru. Následuje podrobné vysvětlení principu antény:
1ã Definice a funkce
Definice: Anténa je zařízení, které může účinně vyzařovat elektromagnetické vlny v určitém směru v prostoru nebo efektivně přijímat elektromagnetické vlny z určitého směru v prostoru.
Funkce: Antény hrají klíčovou roli v bezdrátových komunikačních systémech, zodpovídají za přeměnu vysokofrekvenčních proudů (nebo řízených vln) na elektromagnetické vlny a jejich vyzařování do prostoru nebo přijímání a přeměnu elektromagnetických vln v prostoru na vysokofrekvenční proudy.
2ã Pracovní princip
1. Elektromagnetická indukce a elektromagnetické záření:
Princip činnosti antény je založen především na principech elektromagnetické indukce a elektromagnetického záření. Když vysokofrekvenční proud prochází anténou, vytváří kolem ní různá elektrická a magnetická pole. Podle Maxwellovy teorie elektromagnetického pole „měnící se elektrické pole generuje magnetické pole a měnící se magnetické pole vytváří elektrické pole“. Jeho nepřetržitým buzením se dosahuje bezdrátového šíření signálu.
Na vysílací straně anténa převádí vysokofrekvenční proud na elektromagnetické vlny a vyzařuje je do prostoru; Na přijímacím konci anténa zachycuje elektromagnetické vlny v prostoru a převádí je na vysokofrekvenční proudy.
2. Přeměna energie:
Anténa slouží jako měnič energie, dokončující přeměnu energie mezi vedenými vlnami (nebo vysokofrekvenčními proudy) a vlnami volného prostoru. Vysílací anténa převádí řízené vlny na vlny volného prostoru, zatímco přijímací anténa převádí vlny volného prostoru na řízené vlny.
3. Směrovost a polarizace:
Antény mají určitou směrovost a mohou vyzařovat nebo přijímat elektromagnetické vlny směrově. To znamená, že anténa má silnější vyzařování nebo příjem v určitých směrech, zatímco slabší schopnosti v jiných směrech.
Polarizační režim antény je také jednou z jejích důležitých charakteristik, která určuje stav polarizace antény při vysílání nebo příjmu elektromagnetických vln.
3ã Typ a vlastnosti antény
Antény lze klasifikovat podle různých klasifikačních kritérií, včetně pracovní povahy, účelu, charakteristik antény, rozložení proudu, frekvenčního pásma, nosiče a tvaru.
Běžné typy antén zahrnují antény mobilních základnových stanic, vysílací antény, radarové antény, WIFI antény, antény mobilních telefonů atd. Každá anténa má své specifické scénáře použití a výkonnostní charakteristiky.
4a Návrh a optimalizace antény
Tvar, velikost, materiál a další faktory antény mohou ovlivnit její výkon. Proto je potřeba při návrhu antén komplexně zohledňovat více faktorů, včetně provozní frekvence, směru vyzařování, režimu polarizace, požadavků na zisk atd.
V procesu návrhu se k simulaci a optimalizaci obvykle používá simulační software, aby bylo zajištěno, že anténa splní požadavky návrhu.
Co je to anténa?
Anténa je elektronické zařízení používané k efektivnímu vyzařování nebo přijímání elektromagnetických vln v bezdrátové komunikaci. Je to nepostradatelná součást bezdrátových systémů, která je zodpovědná za přeměnu řízených vln (jako je tok proudu v přenosových vedeních) na rádiové vlny (elektromagnetické vlny šířící se volným prostorem) nebo přeměnu rádiových vln na řízené vlny .
Mezi specifické funkce antény patří:
1. Vyzařování a příjem: Na vysílacím konci převádí anténa vysokofrekvenční proudy v elektronických zařízeních na rádiové vlny a tyto vlny vyzařuje do okolního prostoru. Na přijímacím konci anténa zachycuje rádiové vlny v prostoru a převádí je na vysokofrekvenční proudy pro další zpracování elektronickými zařízeními.
2. Přeměna energie: Antény jsou médiem pro přeměnu energie, která může přeměnit elektrickou energii elektronických zařízení na energii rádiových vln nebo přeměnit energii rádiových vln na elektrickou energii.
3. Směrovost: Mnoho antén je navrženo se specifickou směrovostí, což znamená, že mohou efektivněji vyzařovat nebo přijímat rádiové vlny v určitých směrech. Směrové antény mohou pomoci zlepšit efektivitu komunikace, snížit rušení a zvýšit komunikační vzdálenost.
4. Polarizace: Polarizace antény se týká směru elektromagnetického pole, ve kterém vyzařuje nebo přijímá rádiové vlny. Mezi běžné metody polarizace patří horizontální polarizace, vertikální polarizace, kruhová polarizace a eliptická polarizace. Různé metody polarizace mohou mít různé výhody a omezení v komunikaci.
5. Impedanční přizpůsobení: Aby bylo možné efektivně vysílat a přijímat rádiové vlny, musí být antény impedančně přizpůsobeny přenosovým linkám (jako jsou napáječe). To znamená, že vstupní impedance antény by měla odpovídat charakteristické impedanci přenosového vedení, aby se snížil odraz energie a ztráty během vysílání.
Existují různé typy antén, mimo jiné včetně dipólových antén, smyčkových antén, parabolických antén, spirálových antén, maticových antén atd. Každá anténa má své specifické aplikační scénáře a výkonnostní charakteristiky, jako je zisk, směrovost, frekvence odezva, režim polarizace atd.
