רָאשִׁי

מהי כיווניות אנטנה

כיווניות היא פרמטר בסיסי של האנטנה. זהו מדד לאופן דפוס הקרינה של אנטנה כיוונית. אנטנה שמקרינה באופן שווה לכל הכיוונים תהיה בעלת כיווניות השווה ל-1. (זה שווה ערך לאפס דציבלים -0 dB).
ניתן לכתוב את הפונקציה של קואורדינטות כדוריות כתבנית קרינה מנורמלת:

微信图片_20231107140527

[משוואה 1]

לתבנית קרינה מנורמלת יש צורה זהה לתבנית הקרינה המקורית. תבנית הקרינה המנורמלת מצטמצמת בגודל כך שהערך המרבי של תבנית הקרינה שווה ל-1. (הגדול ביותר הוא משוואת [1] של "F"). מבחינה מתמטית, הנוסחה עבור כיווניות (סוג "D") כתובה כך:

微信图片_20231107141719
微信图片_20231107141719

זה אולי נראה כמו משוואה כיוונית מסובכת. עם זאת, דפוסי הקרינה של מולקולות הם בעלי הערך הגדול ביותר. המכנה מייצג את ההספק הממוצע המוקרן לכל הכיוונים. המשוואה היא אז מדד של שיא ההספק המוקרן חלקי הממוצע. זה נותן לאנטנה כיווניות.

פרדיגמה כיוונית

כדוגמה, שקול את שתי המשוואות הבאות עבור תבנית הקרינה של שתי אנטנות.

微信图片_20231107143603

אנטנה 1

2

אנטנה 2

דפוסי קרינה אלו משורטטים באיור 1. שימו לב שמצב הקרינה הוא רק פונקציה של הזווית הקוטבית theta(θ) דפוס הקרינה אינו פונקציה של אזימוט. (דפוס הקרינה האזימוטלית נותר ללא שינוי). דפוס הקרינה של האנטנה הראשונה הוא פחות כיווני, ואז דפוס הקרינה של האנטנה השנייה. לכן, אנו מצפים שהכיווניות תהיה נמוכה יותר עבור האנטנה הראשונה.

微信图片_20231107144405

איור 1. דיאגרמת דפוס קרינה של אנטנה. יש כיווניות גבוהה?

באמצעות נוסחה [1], נוכל לחשב שלאנטנה יש כיווניות גבוהה יותר. כדי לבדוק את ההבנה שלך, חשבו על איור 1 ומהי כיווניות. לאחר מכן קבע לאיזו אנטנה יש כיווניות גבוהה יותר מבלי להשתמש במתמטיקה כלשהי.

תוצאות חישוב כיוון, השתמש בנוסחה [1]:

חישוב אנטנה כיוונית 1, 1.273 (1.05 dB).

חישוב אנטנה 2 כיוונית, 2.707 (4.32 dB).
כיווניות מוגברת פירושה אנטנה ממוקדת או כיוונית יותר. המשמעות היא שלאנטנה בעלת 2 קליטה יש פי 2.707 הספק כיווני מהשיא שלה מאשר לאנטנה כל-כיוונית. אנטנה 1 תקבל פי 1.273 מהעוצמה של אנטנה כל-כיוונית. אנטנות כל-כיווניות משמשות כהתייחסות נפוצה למרות שלא קיימות אנטנות איזוטרופיות.

אנטנות טלפונים סלולריות צריכות להיות עם כיווניות נמוכה מכיוון שאותות יכולים להגיע מכל כיוון. לעומת זאת, לצלחות לוויין יש כיווניות גבוהה. צלחת לווין קולטת אותות מכיוון קבוע. לדוגמה, אם אתה מקבל צלחת טלוויזיה בלוויין, החברה תגיד לך לאן לכוון אותה והצלחת תקבל את האות הרצוי.

נסיים ברשימה של סוגי אנטנות וכיווניות שלהן. זה ייתן לך מושג איזו כיווניות נפוצה.

סוג אנטנה כיווניות טיפוסית כיווניות טיפוסית [דציבלים] (dB)
אנטנה דיפול קצר 1.5 1.76
אנטנה דיפול חצי גל 1.64 2.15
תיקון (אנטנת מיקרוסטריפ) 3.2-6.3 5-8
אנטנת צופר 10-100 10-20
אנטנת צלחת 10-10,000 10-40

כפי שהנתונים לעיל מראים כיווניות האנטנה משתנה מאוד. לכן, חשוב להבין את הכיווניות בעת בחירת האנטנה הטובה ביותר עבור היישום הספציפי שלך. אם אתה צריך לשלוח או לקבל אנרגיה מכמה כיוונים בכיוון אחד אז אתה צריך לתכנן אנטנה עם כיווניות נמוכה. דוגמאות ליישומים עבור אנטנות עם כיווניות נמוכה כוללות מכשירי רדיו לרכב, טלפונים סלולריים וגישה לאינטרנט אלחוטי למחשב. לעומת זאת, אם אתה מבצע חישה מרחוק או העברת כוח ממוקדת, תידרש אנטנה כיוונית מאוד. אנטנות כיווניות גבוהות ימקסמו את העברת הכוח מהכיוון הרצוי ויפחיתו אותות מכיוונים לא רצויים.

נניח שאנחנו רוצים אנטנה עם כיווניות נמוכה. איך אנחנו עושים את זה?

הכלל הכללי של תורת האנטנות הוא שאתה צריך אנטנה קטנה מבחינה חשמלית כדי לייצר כיווניות נמוכה. כלומר, אם אתה משתמש באנטנה בגודל כולל של 0.25 - 0.5 אורך גל, אז תמזער את הכיווניות. אנטנות דיפול חצי גל או אנטנות חריץ חצי גל בעלות בדרך כלל כיווניות של פחות מ-3 dB. זה נמוך כמו כיווניות שאתה יכול להשיג בפועל.

בסופו של דבר, איננו יכולים להפוך אנטנות קטנות מרבע אורך גל מבלי להפחית את היעילות של האנטנה ורוחב הפס של האנטנה. יעילות האנטנה ורוחב הפס של האנטנה יידונו בפרקים הבאים.

עבור אנטנה עם כיווניות גבוהה, נצטרך אנטנות בגדלים רבים של אורכי גל. כמו אנטנות צלחות לוויין ואנטנות צופר יש כיווניות גבוהה. זה נובע בין השאר משום שהם ארוכים באורכי גל רבים.

למה זה בסופו של דבר, הסיבה קשורה למאפיינים של טרנספורמציה פורייה. כאשר אתה לוקח את התמרת פורייה של דופק קצר, אתה מקבל ספקטרום רחב. אנלוגיה זו אינה קיימת בקביעת תבנית הקרינה של אנטנה. ניתן לחשוב על דפוס הקרינה כעל טרנספורמציה פורייה של התפלגות הזרם או המתח לאורך האנטנה. לכן, לאנטנות קטנות יש דפוסי קרינה רחבים (וכיווניות נמוכה). אנטנות עם חלוקת מתח או זרם אחידה וגדולה תבניות כיווניות מאוד (וכיווניות גבוהה).

E-mail:info@rf-miso.com

טלפון: 0086-028-82695327

אתר אינטרנט: www.rf-miso.com


זמן פרסום: נובמבר-07-2023

קבלו את גיליון הנתונים של המוצר