I. Basic Characteristics of Radio Waves WWW.WHWIRELESS.COM Estimated reading time: 15 minutes 1.1 Definition of Radio Waves Radio waves serve as the carrier of signals and energy, generated by the mutual coupling of oscillating electric and magnetic fields, adhering to the alternating coupling law of "electricity generates magnetism and magnetism generates electricity". During propagation, the electric and magnetic fields are always perpendicular to each other and both perpendicular to the propagation direction of the wave, making them **Transverse Electromagnetic Waves (TEM waves)**. Their generation originates from high-frequency oscillating circuits: when the current in a circuit changes rapidly over time, an alternating electromagnetic field is excited in the surrounding space. Once this electromagnetic field detaches from the wave source, it propagates through space in the form of radio waves, without relying on any medium—they can even transmit in a vacuum. 1.2 Relationship between Wavelength, Frequency and Propagation Speed The core formula governing the relationship between the wavelength (λ), frequency (f) of radio waves and their propagation speed (speed of light \( C \) in a vacuum, approximately \( 3×10^8 \, \text{m/s} \)) is: \[ \lambda = \frac{C}{f} \] **Key Conclusion**: In the same medium, frequency and wavelength are strictly inversely proportional—the higher the frequency, the shorter the wavelength. This relationship directly dictates the design dimensions of antennas: for example, the wavelength of a 2.4GHz WiFi signal is approximately 12.5 cm, corresponding to a half-wave dipole antenna length of about 6.25 cm; for a 700MHz low-frequency communication signal, the wavelength is approximately 42.8 cm, requiring a half-wave dipole length of 21.4 cm. Additionally, the electrical performance of an antenna (such as radiation efficiency, gain, and impedance) is directly related to its **electrical length** (the ratio of physical length to wavelength). In practical engineering, the required electrical length must be converted to the specific physical length to ensure the antenna operates properly. 1.3 Polarization of Radio Waves Polarization refers to the variation law of the electric field direction as a radio wave propagates, determined by the spatial motion trajectory of the electric field vector, forming a complete spectrum: **Circular Polarization ← Elliptical Polarization → Linear Polarization**. The core characteristics and application scenarios of the three are as follows: - **Linear Polarization**: The electric field direction remains fixed, the most commonly used polarization form. A wave with an electric field perpendicular to the ground is a **vertically polarized wave**, which has strong resistance to ground reflection interference and is suitable for terrestrial mobile communications (e.g., traditional 2G/3G base stations); a wave with an electric field parallel to the ground is a **horizontally polarized wave**, common...

Klasifikace pole antény . WWW.WHWIRELESS.COM Odhadovaná doba čtení: 15 minut Anténní soustavy se obvykle kategorizují na základě uspořádání jejich jednotlivých jednotek. Lineární soustava: Soustava anténních prvků uspořádaných podél přímky s roztečí jednotek, která může být stejná nebo nestejná. Lze ji dále rozdělit na soustavy s okrajovým osvětlením a soustavy s koncovým osvětlením na základě směru koncentrované radiační energie. Planární anténní soustava: Soustava anténních prvků uspořádaných ve středech jedné roviny. Pokud jsou všechny prvky v planární soustavě uspořádány v obdélníkové mřížce, nazývá se obdélníková soustava; pokud jsou všechny středy prvků umístěny na soustředných kruzích nebo eliptických prstencích, nazývá se kruhová soustava. Planární soustavy mohou mít také soustavy se stejnou nebo nerovnou roztečí. Konformní anténní soustavy: anténní soustavy, které jsou připevněny k nosiči a přizpůsobují se jeho tvaru. Konformními anténními soustavami jsou soustavy s válcovým povrchem, soustavy s kulovým povrchem a soustavy s kuželovým povrchem. Anténní soustava konfigurace jednotky. Lineární anténa prvky anténní soustavy: dipólové typy, monopólové typy, prstencové prvky (jako jsou štěrbinové antény) a spirálové prvky. Prvky membránového typu: prvky trychtýřové antény, prvky vlnovodu s otevřenou štěrbinou, prvky mikropáskové propojky. Hybridní a specializované prvky: jednotky Yagi-Uda, logaritmicky-periodické dipólové soustavy, anténní jednotky se střední rezonancí, metapovrchové/metamateriálové jednotky. Teoretický základ anténních soustav. ① Princip interference a superpozice elektromagnetických vln: Anténní soustavy mohou vytvářet vyzařovací charakteristiky, které se liší od charakteristik konvenčních jednotlivých anténních jednotek. Jedním z hlavních důvodů je, že elektromagnetické vlny vyzařované více koherentními vyzařovacími jednotkami interferují a překrývají se v prostoru, přičemž některé oblasti vykazují zvýšené vyzařování a jiné snížené. To má za následek přerozdělení konstantní celkové vyzařovací energie v různých prostorových oblastech. 2 Věta o součinu směrového diagramu: Za podmínek vzdáleného pole je celková normalizovaná směrová funkce anténa Pole složené z více identických prvků, buzených s pevnou amplitudou a fází a uspořádaných v pevných geometrických pozicích, lze rozložit následovně: Primární faktor F( θ , φ ): Směrovost jedné jednotky ve volném prostoru (včetně jednotky ' (polarizace a orientace). Faktor pole AF( θ , φ ): Toto je určeno výhradně geometrickým uspořádáním, roztečí, amplitudou buzení a fází pole a je nezávislé na specifickém tvaru prvků. To znamená, že celkový směrový diagram kompozitu D( θ , φ ) = F( θ , φ ) · AF( θ , φ ). Analýza pole antény . Analýza anténní soustavy zahrnuje určení jejích vyzařovacích charakteristik za předpokladu, že jsou známy čtyři parametry (celkový počet prvků, prostorové rozložení prvků, rozložení excitačních amplitud pro každý prvek a rozložení excitačních fází pro každý prv...

Co je to Anténa ? An anténa je zařízení používané k vysílat a přijímat rádiové vlny Je klíčovou součástí bezdrátových komunikačních systémů, schopnou převádět vysokofrekvenční elektrické proudy (které proudí v přenosových vedeních) do elektromagnetické vlny (které se šíří volným prostorem) a naopak. Antény se široce používají v rozhlasové vysílání, televize, mobilní komunikace, satelitní komunikace , radarové systémy , a mnoho dalších oborů. Konkrétně funkce antény zahrnují: Vyzařující elektromagnetické vlny: Na vysílací straně anténa přeměňuje vysokofrekvenční elektrickou energii generovanou elektronickými zařízeními na rádiové vlny a vyzařuje je do okolního prostoru pro přenos na velké vzdálenosti. Příjem elektromagnetických vln: Na přijímací straně anténa zachycuje rádiové vlny z vesmíru a převádí je na vysokofrekvenční elektrické proudy. Tyto signály lze poté zpracovat – například demodulací, zesílením a dekódováním – za účelem obnovení původní informace nebo dat. Přeměna energie: Anténa slouží jako médium pro přeměna energie , efektivně přenášející energii mezi vedenými vlnami (v přenosových vedeních) a vlnami ve volném prostoru (rádiové vlny). Směrovost a polarizace: Mnoho antén má specifické směrovost a polarizace charakteristiky. Směrovost označuje schopnost antény vyzařovat nebo přijímat energii efektivněji v určitých směrech než v jiných. Polarizace popisuje orientaci elektrického pole rádiové vlny vysílané nebo přijímané anténou. Tyto vlastnosti pomáhají optimalizovat komunikační výkon, snižovat rušení a prodlužovat komunikační vzdálenost. Přizpůsobení impedance: Aby se zajistily minimální odrazy signálu a ztráty energie během přenosu, musí být anténa impedančně přizpůsobené s přenosovým vedením (napájecím vedením). To znamená, že vstupní impedance antény by měla odpovídat charakteristické impedanci vedení, aby byl umožněn efektivní přenos výkonu. Zesílení signálu a pokrytí: V některých systémech se antény používají k zesílení signálu nebo rozšířit pokrytí Například: V mobilní základnové stanice , antény s vysokým ziskem mohou rozšířit oblasti pokrytí signálem. V satelitní komunikace Směrové antény s vysokým ziskem zlepšují kvalitu a spolehlivost příjmu signálu.

Proč je nutné impedanční přizpůsobení WWW.WHWIRELESS.COM Odhadovaná doba čtení: 15 minut Největší rozdíl mezi rádiová frekvence (RF) a hardware spočívá v impedančním přizpůsobení a důvodem impedančního přizpůsobení je přenos elektromagnetických polí. Jak všichni víme, elektromagnetické pole je interakce mezi elektrickým a magnetickým polem. Ztráta v přenosovém médiu nastává, protože elektrické pole způsobuje oscilace ve svém účinku na elektrony. Čím vyšší je frekvence , čím více cyklů elektromagnetických vln je v přenosovém vedení stejné délky a tím vyšší je frekvence změn proudu. V důsledku toho se zvyšují tepelné ztráty generované oscilacemi, což vede k větším ztrátám v přenosovém vedení. Při nízkých frekvencích, protože vlnová délka je mnohem delší než přenosové vedení, zůstávají napětí a proud na přenosovém vedení v obvodu téměř nezměněny, takže ztráty v přenosovém vedení jsou velmi malé. Pokud dojde během výstupu vlny k odrazu, superpozice odražené vlny s původní vstupní vlnou může vést ke snížení kvality signálu a také ke snížení účinnosti... přenos signálu . Ať už pracujete na hardwaru nebo VF systémy , cílem je dosáhnout lepších výsledků přenos signálu a nikdo nechce, aby se v obvodu ztrácela energie. Když je odpor zátěže roven vnitřnímu odporu zdroje signálu, zátěž může dosáhnout maximálního výstupního výkonu. Tomu se často říká impedanční přizpůsobení. Je důležité si uvědomit, že konjugované přizpůsobení slouží k maximálnímu přenosu výkonu. Podle vzorce pro koeficient odrazu napětí ( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \) se \Gamma v tomto okamžiku nerovná 0, což znamená, že dochází k odrazu napětí. Pro bezzkreslené přizpůsobení jsou impedance zcela stejné, takže nedochází k odrazu napětí. V tomto případě však není výkon zátěže maximalizován. Ztráta odrazu (RL) = \( -20\log|\Gamma| \) Poměr stojatých vln napětí (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \) Vztah mezi poměrem stojatých vln a účinnost přenosu je uvedeno v tabulce níže: Impedanční přizpůsobení zahrnuje poměrně zdlouhavý proces výpočtu. Naštěstí máme Smithův diagram, základní nástroj pro impedanční přizpůsobení. Smithův diagram je diagram složený z mnoha protínajících se kružnic. Při správném použití nám umožňuje získat impedanci přizpůsobení zdánlivě složitého systému bez jakýchkoli výpočtů. Jediné, co musíme udělat, je číst a sledovat data podél kruhových čar. ## Metoda Smithova grafu 1. Po zapojení sériové kondenzátorové součástky se bod impedance pohybuje proti směru hodinových ručiček podél kružnice s konstantním odporem, na které se nachází. 2. Po připojení součástky s paralelním kondenzátorem se bod impedance pohybuje ve směru hodinových ručiček podél kružnice s konstantní vodivostí, na které se nachází. 3. Po zapojení sériové cívky se bod impedance pohybuje ve směru hodinových ručiček podél kružnice s konstantním odporem, na které se nachází. 4. Po připojení lateralizované indukční součástky se bod impedance pohybuje proti směru hodinových ručiček podél kružnice...