Apakah Arah Antena?
Jawapan ringkas:Arahan antena menerangkan betapa kuatnya antena menumpukan kuasa yang dipancarkan dalam arah tertentu berbanding dengan radiator isotropik yang ideal. Radiator isotropik mempunyai arahan 1, atau 0 dBi.
Kearah yang lebih tinggi menghasilkan corak sinaran yang lebih sempit dan lebih fokus, manakala kearah yang lebih rendah memberikan liputan sudut yang lebih luas. Kearah bergantung pada bentuk corak sinaran dan tidak termasuk kehilangan antena.
Corak sinaran ternormal boleh dinyatakan dalam koordinat sfera sebagai:
Corak Sinaran Ternormalisasi
Formula Arah Antenna
Corak sinaran ternormal mempunyai bentuk yang sama seperti corak asal, tetapi nilai maksimumnya diskalakan kepada 1. Arahan antena, ditulis sebagaiD, membandingkan keamatan sinaran maksimum dengan keamatan sinaran purata ke semua arah.
Penyebut persamaan mewakili jumlah corak yang disepadukan di atas sfera. Membahagikan nilai puncak dengan purata ruang ini menunjukkan betapa kuatnya antena menumpukan tenaga pada arah utamanya.
Kearah vs. Keuntungan
Kearahan hanya menerangkan bagaimana corak sinaran tertumpu. Gain antena juga mengambil kira kecekapan sinaran, termasuk kehilangan konduktif dan dielektrik.
Hubungan itu adalahG = ηD, di manaGadalah keuntungan,ηialah kecekapan sinaran, danDialah kedirektiviti. Antena tanpa kehilangan mempunyai gandaan yang sama dengan kedirektivitinya; dalam antena sebenar, gandaan biasanya lebih rendah. Kedua-dua nilai biasanya dinyatakan dalam dBi apabila dirujuk kepada radiator isotropik.
Contoh Pengiraan Direktiviti
Sebagai contoh, pertimbangkan dua persamaan seterusnya untuk corak sinaran dua antena.
Antena 1
Antena 2
Corak dan Arahan Sinaran
Corak berikut berbeza mengikut sudut kutubθdan diandaikan kekal malar dengan azimut. Antena 1 menyebarkan sinarannya dengan lebih meluas, manakala Antena 2 menumpukan lebih banyak tenaga di sekitar arah utamanya.
Oleh kerana pancaran utama yang lebih sempit mewakili kepekatan kuasa radiasi yang lebih tinggi, Antena 2 dijangka mempunyai kearah yang lebih tinggi.
Rajah 1. Perbandingan dua corak sinaran ternormalisasi. Corak yang lebih pekat mempunyai kearah yang lebih tinggi.
Keputusan Pengiraan Direktiviti
Menggunakan persamaan direktiviti kepada dua corak contoh memberikan:
- Antena 1:D = 1.273, atau 1.05 dBi
- Antena 2:D = 2.707, atau 4.32 dBi
Antena 2 mempunyai kearah yang lebih tinggi kerana sinarannya lebih tertumpu di sekitar arah puncak. Radiator isotropik digunakan sebagai rujukan 0 dBi walaupun ia merupakan model ideal dan bukannya antena fizikal yang boleh direalisasikan.
Aplikasi Kearah Tinggi vs. Rendah
Antena arah rendahmenyediakan liputan sudut yang luas dan berguna apabila isyarat mungkin tiba dari arah yang berbeza, seperti peranti mudah alih, radio kenderaan dan akses tanpa wayar umum.
Antena berarah tinggimemfokuskan tenaga ke dalam pancaran yang lebih sempit. Ia lebih disukai untuk pautan satelit, radar, penderiaan jauh dan komunikasi titik ke titik di mana arah yang dikehendaki diketahui.
Jadual di bawah menunjukkan anggaran julat arah untuk beberapa jenis antena biasa.
Nilai Arah Arah Antena Lazim
| Jenis antena | Nisbah arah anggaran | Anggaran arah (dBi) |
|---|---|---|
| Dipol pendek | 1.5 | 1.76 |
| Dipol separuh gelombang | 1.64 | 2.15 |
| Antena tampalan | 3.2-6.3 | 5-8 |
| Antena hon | 10-100 | 10-20 |
| Antena hidangan | 10-10,000 | 10-40 |
Nilai-nilai ini adalah julat yang mewakili. Arahan sebenar bergantung pada frekuensi, saiz elektrik, geometri, pencahayaan dan keadaan operasi.
Bagaimanakah Arah Antenna Diukur?
Kearah biasanya ditentukan daripada corak sinaran yang diukur. Antena yang diuji dicirikan pada azimut dan ketinggian, dan data medan atau kuasa yang terhasil dinormalkan untuk mencipta corak tiga dimensi.
- Ukur aras sinaran relatif merentasi julat sudut yang diperlukan.
- Kenal pasti keamatan sinaran maksimum.
- Integrasikan corak sinaran pada sudut pepejal untuk mendapatkan purata ruang.
- Bahagikan keamatan puncak dengan keamatan purata dan nyatakan hasilnya sebagai nisbah atau dalam dBi.
Dikawalujian antenamembantu mengurangkan pantulan dan ketidakpastian pengukuran apabila menilai corak sinaran, gandaan, polarisasi dan kearah.
Bagaimana Saiz Antena Mempengaruhi Arah Kearah
Saiz elektrik sangat mempengaruhi corak sinaran. Antena elemen tunggal yang kecil biasanya menghasilkan pancaran yang luas dan arah yang agak rendah. Meningkatkan apertur berkesan dalam panjang gelombang membolehkan antena atau susunan membentuk pancaran yang lebih sempit dan mencapai arah yang lebih tinggi.
- Arah kearah yang lebih rendah:berguna untuk liputan kawasan luas dan isyarat yang tiba dari pelbagai arah.
- Kearah yang lebih tinggi:berguna untuk pautan terfokus, selektiviti sudut yang lebih baik dan penolakan isyarat di luar pancaran utama.
Kearah tidak ditentukan oleh saiz fizikal sahaja. Geometri, taburan arus, jarak dan fasa tatasusunan, pencahayaan apertur dan frekuensi operasi semuanya mempengaruhi corak sinaran akhir.
Rasuk yang lebih sempit biasanya sepadan dengan arah yang lebih tinggi, tetapi ia juga memerlukan penunjukan dan penjajaran yang lebih tepat. Untuk hubungan antara arah, kecekapan dan prestasi yang direalisasikan, lihatkecekapan dan gandaan antena.
Soalan Lazim
Apakah arah arah antena secara ringkas?
Ia merupakan ukuran sejauh mana antena menumpukan sinaran dalam satu arah berbanding dengan sinaran purata ke semua arah.
Adakah arah antena sama dengan gandaan?
Tidak. Direktiviti menggambarkan kepekatan corak, manakala gandaan juga merangkumi kecekapan sinaran. Hubungan mereka ialah G = ηD.
Apakah maksud kearah 0 dBi?
Ia sepadan dengan radiator isotropik ideal dengan nisbah keterarah 1. Ia merupakan rujukan yang digunakan untuk menyatakan keterarah dalam dBi.
Bagaimanakah arah arah antena boleh ditingkatkan?
Kearah boleh ditingkatkan dengan membesarkan apertur elektrik berkesan, menggunakan pemantul atau kanta, membentuk tatasusunan dengan amplitud dan fasa terkawal, atau memilih geometri yang menghasilkan pancaran utama yang lebih sempit.
Adakah arah yang lebih tinggi sentiasa bermaksud antena yang lebih baik?
Tidak. Arah yang lebih tinggi adalah bermanfaat apabila arah sasaran diketahui, tetapi liputan yang luas mungkin lebih penting untuk aplikasi mudah alih atau berbilang arah. Pilihan yang betul bergantung pada pautan, liputan, lebar jalur, kecekapan dan keperluan pemasangan.
Untuk bantuan memilih atau menguji antena untuk aplikasi anda,hubungi RF MISOatau emelinfo@rf-miso.com.
Masa siaran: 07-Nov-2023
