Teknologi Microwave - Pengetahuan asas antena wifi

1. Antenna

1.1 Fungsi dan Posisi Antena

Output kuasa isyarat frekuensi radio oleh penghantar radio dihantar ke antena melalui garis sumber (kabel), yang dihantar oleh antena dalam bentuk gelombang elektromagnetik. Apabila gelombang elektromagnetik mencapai lokasi penerima, ia diikuti oleh antena (yang hanya menerima sebahagian kecil kuasa) dan diberi makan kepada penerima radio. Jelas, antena adalah peranti radio penting untuk mengirim dan menerima gelombang elektromagnetik. Tanpa antena, tidak akan ada komunikasi radio. Terdapat banyak jenis antena untuk frekuensi yang berbeza, penggunaan yang berbeza, peluang yang berbeza, keperluan yang berbeza dan sebagainya. Untuk banyak jenis antena, perlu mengklasifikasikan mereka dengan betul: mereka boleh diklasifikasikan ke antena komunikasi, antena TV, antena radar, dan sebagainya. Ia boleh dibahagikan ke antena gelombang pendek, antena gelombang pendek, antena gelombang mikro dan sebagainya. Ia boleh dibahagi menjadi antena omnidireksional, antena arah, dll. ia boleh dibahagi menjadi antena linear, antena planar, dll.

*Radiasi dari gelombang elektromagnetik

Apabila terdapat aliran semasa bertukar pada konduktor, radiasi gelombang elektromagnetik boleh berlaku. Kemampuan radiasi bergantung pada panjang dan bentuk konduktor. Seperti yang menunjukkan dalam Fig. 1.1a, jika dua wayar sangat dekat bersama, medan elektrik terikat antara mereka dan radiasi lemah. Dengan membuka dua wayar, seperti yang dipaparkan dalam Figure 1.1b, medan elektrik menyebar di sekitar ruang sekeliling, dengan itu meningkatkan radiasi. Harus dicatat bahawa apabila panjang L laluan jauh lebih kecil daripada panjang gelombang λ Whenthe radiation is very weak; Apabila panjang wayar L meningkat hingga panjang yang boleh dibandingkan dengan panjang gelombang, arus pada wayar meningkat secara konsideratif, sehingga mencipta radiasi kuat.

1. 2 Ossilator Simmetrik

Oscilator simetrik adalah antena klasik yang telah digunakan secara luas sejauh ini. Oscilator simetrik setengah gelombang tunggal boleh digunakan sendirian atau sebagai sumber untuk antena parabolik, atau array antena boleh dikomponen dari oscilator simetrik setengah gelombang berbilang. Oscilator dengan panjang lengan yang sama dipanggil Oscilator simetrik. Oscilator dengan panjang satu-keempat dan panjang penuh separuh panjang gelombang per lengan dipanggil Oscilator simetrik separuh gelombang. Lihat Fig. 1.2A. Selain itu, terdapat jenis khas oscilator simetrik setengah gelombang, yang boleh dilihat sebagai melipat oscilator simetrik gelombang penuh ke dalam bingkai segiempat sempit dan meliputi dua hujung oscilator simetrik gelombang penuh. Bingkai segiempat sempit ini dipanggil oscilator melipat. Perhatikan bahawa panjang oscilator yang dilipat juga separuh panjang gelombang, jadi ia dipanggil oscilator yang dilipat separuh gelombang. Lihat Figur 1.2b.

1.3 perbincangan tentang arah antena

1.3.1 Arah antena

Salah satu fungsi asas antena penghantaran adalah untuk radiasi tenaga yang diperoleh dari penyedia ke ruang sekeliling. Yang lain adalah untuk radiasi kebanyakan tenaga dalam arah yang diperlukan. Oscilator simetrik setengah gelombang ditempatkan menegak mempunyai corak tiga-dimensi "doughnut" rata (Fig. 1.3.1 a). Walaupun corak tiga dimensi mempunyai perasaan tiga dimensi yang kuat, ia sukar untuk melukis. Figure 1.3.1 B and figure 1.3.1 C show its two main plane patterns. Corak pesawat menggambarkan arah antena pada pesawat tertentu. Seperti yang boleh dilihat dari Fig. 1.3.1 B, radiasi adalah sifar dalam arah paksi vibrator, dan arah radiasi maksimum berada di atas arah mengufuk; Seperti yang boleh dilihat dari gambar 1.3.1 C, radiasi dalam semua arah pada pesawat mengufuk adalah sama.

1.3.2 Pengembangan Arah Antena

Beberapa tata oscilator simetrik boleh mengawal radiasi untuk menghasilkan "cincin roti rata" yang lebih berkoncentrasi isyarat dalam arah mengufuk.

Seterusnya adalah corak stereo dan aras menegak bagi empat oscilator setengah gelombang yang diatur dalam tata kuaternion menegak ke atas dan ke bawah garis menegak.

Reflektor juga boleh digunakan untuk mengawal tenaga radiasi ke satu arah, dan reflektor planar boleh ditempatkan di satu sisi tata untuk membentuk sektor yang meliputi antena. Corak mengufuk berikut memperlihatkan peran reflektor, yang refleksi kuasa ke satu sisi dan meningkatkan keuntungan.

Penggunaan reflektor parabolik membolehkan radiasi antena berkoncentrasi dalam sudut stereo kecil, seperti cahaya gelintar dalam optik, yang menghasilkan keuntungan yang tinggi. Ia jelas bahawa antena parabolik terdiri dari dua unsur asas: reflektor parabolik dan sumber radiasi ditempatkan dalam fokus paraboloid.

1.3.3 Gain antena

Gain adalah nisbah densiti kuasa isyarat yang dijana oleh antena sebenar kepada unit radiasi ideal pada titik yang sama dalam ruang, dengan syarat kuasa input sama. Ia menggambarkan kuantitatif darjah yang mana antena berkoncentrasi kuasa input. Jelas, keuntungan terkait dengan corak antena. Lebih sempit lob utama, lebih kecil lob sekunder dan lebih tinggi keuntungan. Maksud fizikal pendapatan boleh dipahami dengan cara ini - untuk menghasilkan isyarat saiz tertentu pada jarak tertentu, jika sumber titik tidak lurus ideal digunakan sebagai antena penghantar, ia memerlukan kuasa input 100W, sementara apabila antena arah dengan pendapatan G = 13 dB = 20 digunakan sebagai antena penghantar, hanya 100/20 = 5W diperlukan. Dengan kata lain, pendapatan antena, dalam terma kesan radiasi dalam arah radiasi maksimum, darabkan kuasa input dibandingkan dengan sumber titik ideal tanpa arah.

Ganjaran oscilator simetrik setengah gelombang adalah G=2.15dBi.

Empat oscilator simetrik setengah gelombang diatur ke atas dan ke bawah sepanjang garis menegak untuk membentuk tatangka kuaterni menegak dengan pendapatan kira-kira G=8.15dBi (dBi adalah unit yang menunjukkan bahawa objek perbandingan adalah sumber titik ideal untuk radiasi seragam dalam semua arah).

Jika oscilator simetrik setengah gelombang digunakan sebagai objek perbandingan, unit pendapatan adalah dBd.

Ganjaran bagi oscilator simetrik setengah gelombang adalah G=0dBd (kerana ia adalah nisbah 1 kepada dirinya sendiri dan logaritma sifar). Aras kuaternion menegak dengan pendapatan kira-kira G=8.15-2.15=6dBd.

1.3.4 Lebar Cinta

Corak arah biasanya mempunyai dua atau lebih valv, yang satu dengan intensiti radiasi tertinggi dipanggil valv utama dan yang lain dipanggil valv sisi atau sisi. Lihat Figur 1.3.4a, di mana sudut antara dua titik dengan pengurangan 3 dB pada intensiti radiasi (setengah dari densiti kuasa) di kedua-dua sisi arah radiasi maksimum valv utama ditakrif sebagai lebar lob (juga dikenali sebagai lebar cahaya atau lebar lob utama atau sudut setengah kuasa). Semakin sempit lebar lob, semakin baik arah dan semakin jauh jarak tindakan, semakin kuat kemampuan anti-jamming.

Terdapat juga lebar lob, lebar lob 10dB, yang, seperti nama menunjukkan, adalah sudut antara dua titik dalam corak di mana intensiti radiasi menurun dengan 10dB (densiti kuasa menurun dengan satu persepuluh), seperti yang dipaparkan dalam Figur 1.3.4b.

1.3.5 Nisbah hadapan ke belakang

Dalam corak, nisbah maksimum valv hadapan ke belakang dipanggil nisbah hadapan ke belakang dan direkam sebagai F/B. Semakin besar nisbah depan-belakang, semakin kecil radiasi belakang (atau penerimaan) antena. Pengiraan depan dan belakang lebih mudah daripada F/B-----

F / B = 10 Lg {(ketepatan kuasa maju)/(ketepatan kuasa belakang)}

Nilai biasa bagi antena dengan nisbah depan-belakang antena F/B adalah (18 ~30) dB, dan (35 ~40) dB dalam kes istimewa.

1.3.6 Beberapa Kalkulasi Sekitar Gain Antena

1) Lebar lob utama semakin sempit, semakin tinggi keuntungan. Untuk antena umum, keuntungan boleh diharapkan sebagai berikut:

G(dBi) = 10 Lg {32000 /(2) θ 3dB, E * 2 θ 3dB, H)}

Formula, 2 θ 3dB, E dan 2 θ 3dB, H adalah lebar lob antena pada dua pesawat utama, berdasarkan.

32000 adalah data empirik statistik.

2) Untuk antena parabolik, pendapatan boleh dikira dengan menggunakan formula berikut:

G( dB i) =10 Lg {4. 5 * (D/ λ 0) 2}

Dalam formula D ialah diameter parabolik;

λ 0 ialah panjang gelombang tengah;

4.5 adalah data empirik statistik.

3) Untuk antena omnidireksional menegak, terdapat formula kira-kira

G(dBi) = 10 Lg {2 L / λ 0}

L ialah panjang antena.

λ 0 ialah panjang gelombang tengah;

1.3.7 Pelanggaran Valve Sisi Atas

Untuk antena stesen as as, i a sering diperlukan lob sisi pertama di atas lob utama menjadi sebaik mungkin lemah dalam corak menegak (iaitu pitch). Ini dipanggil penindasan sisi atas. Stesen asas melayani pengguna telefon bimbit di tanah, dan radiasi yang menunjuk ke langit tidak bermakna.

1.3.8 Tengah turun antena

Untuk lob utama menunjuk ke tanah, antena perlu dituju ke bawah dengan betul semasa ditempatkan.

1.4 Polarisasi antena

Antena radiasi gelombang elektromagnetik ke ruang sekitar. Gelombang elektromagnetik terdiri dari medan elektrik dan medan magnetik. Ia ditetapkan bahawa arah medan elektrik adalah arah polarizasi antena. Antena yang digunakan secara umum adalah unipolar. Ilustrasi berikut memperlihatkan dua unipolarizasi asas: polarizasi menegak, yang paling biasa; Polarisasi mengufuk - juga digunakan.

Ilustrasi berikut memperlihatkan dua unipolarizasi lain: +45 dan -45, yang hanya digunakan untuk kesempatan istimewa. Dengan cara ini, terdapat empat unipolarizasi, seperti yang dipaparkan dalam figur berikut. antena baru, antena bipolar, dibentuk dengan menggabungkan antena polarizasi menegak dengan antena polarizasi menegak, atau dengan menggabungkan antena polarizasi +45 darjah dengan antena polarizasi -45 darjah.

Ilustrasi berikut menunjukkan dua antena terppolarizasi tunggal diletak bersama-sama untuk membentuk sepasang antena terppolarizasi dua. Perhatikan bahawa antena polarizasi dua mempunyai dua konektor.

Antena bipolar radiasi (atau menerima) gelombang dengan dua polarisasi yang ortogonal (menegak) satu sama lain dalam ruang angkasa.

1.4.2 Kehilangan Polarisasi

Gelombang polarizasi menegak diterima oleh antena dengan ciri-ciri polarizasi menegak, dan gelombang polarizasi menegak diterima oleh antena dengan ciri-ciri polarizasi menegak. Gelombang polarizasi bulat tangan kanan diterima oleh antena dengan polarizasi bulat tangan kanan, sementara gelombang polarizasi bulat tangan kiri diterima oleh antena dengan polarizasi bulat tangan kiri.

Apabila arah polarizasi gelombang yang masuk tidak konsisten dengan arah antena yang menerima, isyarat yang menerima akan lebih kecil, iaitu, kehilangan polarizasi akan berlaku. Contohnya, apabila gelombang terpolarisasi secara menegak atau secara melintang diterima dengan antena terpolarisasi +45 darjah, atau apabila gelombang terpolarisasi +45 darjah atau -45 darjah diterima dengan antena terpolarisasi secara menegak, kehilangan polarisasi akan berlaku. Apabila antena berpolarisasi secara bulat menerima mana-mana gelombang berpolarisasi linear, atau antena berpolarisasi linear menerima mana-mana gelombang berpolarisasi bulat, dan sebagainya, kehilangan pemolarisasi juga mesti berlaku - hanya separuh tenaga gelombang yang diterima boleh menerima.

Apabila arah polarizasi antena yang menerima adalah sepenuhnya ortogonal ke arah polarizasi gelombang yang masuk, misalnya apabila antena yang menerima dengan polarizasi mengufuk menerima gelombang yang masuk yang polarizasi menegak, atau apabila antena yang menerima dengan polarizasi bulat kanan menerima gelombang yang masuk dengan polarizasi bulat kiri, Antena tidak akan menerima tenaga gelombang yang datang sama sekali. Dalam kes ini, kehilangan polarizasi adalah maksimum, yang dipanggil polarizasi isolasi lengkap.

1.4.3 Isolasi Polarisasi

Tiada isolasi polarizasi yang sempurna. Sinyal yang diberi kepada satu antena polarizasi selalu muncul sedikit dalam antena polarizasi lain. Contohnya, dalam antena bipolar yang dipaparkan dalam figura di bawah, antena polarizasi menegak input mempunyai kuasa 10W, dan kuasa output yang diukur pada output antena polarizasi menegak ialah 10mW.

1.5 impedance input Zin antena

Definisi: nisbah tekanan isyarat dan semasa isyarat pada input antena dipanggil impedance input antena. Impedansi input mempunyai komponen tahan RIN dan komponen reaksi Xin, iaitu, Zin = Rin + J Xin. Kewujudan komponen reaksi akan mengurangkan ekstraksi kuasa isyarat dari penyedia oleh antena. Oleh itu, komponen reaksi mestilah sifar yang mungkin, iaitu, impedance input antena seharusnya menjadi resistensi murni sejauh yang mungkin. Sebenarnya, walaupun antena dirancang dan nyahpepijat dengan baik, impedance input sentiasa mengandungi komponen reaksi kecil.

Impedasi input berkaitan dengan struktur, saiz dan panjang gelombang kerja antena. Oscilator simetrik setengah gelombang adalah antena asas yang paling penting, dan impedance input adalah Zin = 73.1 + j42.5 (Ω). Apabila panjang antena dikurangi dengan (3 ~ 5)%, komponen reaksi boleh dibuang dan impedance input antena adalah resistensi murni. Pada masa ini, impedance input adalah Zin = 73.1 (Ω), (nominal 75 Ω). Perhatikan bahawa secara ketat, kekuatan masukan antena yang murni adalah hanya untuk frekuensi titik.

Omong-omong, impedance input bagi oscilator setengah gelombang dikurangkan adalah empat kali lebih daripada oscilator simetrik setengah gelombang, iaitu, Zin = 280 (Ω), (nominal 300 Ω).

Menarik, bagi mana-mana antena, orang sentiasa boleh menyesuaikan impedance antena untuk membuat bahagian imajinatif impedance input sangat kecil dan bahagian sebenar cukup dekat dengan 50 Ω dalam julat frekuensi operasi yang diperlukan, sehingga impedance input antena adalah Zin = Rin = 50 Ω - yang diperlukan untuk antena berada dalam impedance yang baik sepadan dengan penyedia.

1.6 julat frekuensi operasi antena (lebar band)

Sama ada menghantar antena atau menerima antena, ia sentiasa bekerja dalam julat frekuensi tertentu (lebar bandu). Lebar band antena mempunyai dua takrifan yang berbeza------

Salah satunya merujuk kepada lebar band kerja antena apabila nisbah gelombang berdiri SWR ¤¤ 1.5;

Salah satu merujuk kepada lebar band dalam julat 3 dB pengurangan pendapatan antena.

Dalam sistem komunikasi bimbit, ia biasanya ditakrif mengikut sistem sebelumnya. Secara khusus, lebar band antena adalah julat frekuensi kerja antena apabila nisbah gelombang berdiri SWR antena tidak melebihi 1.5.

Secara umum, prestasi antena berbeza pada setiap titik frekuensi dalam lebar band kerja, tetapi pengurangan prestasi disebabkan oleh perbezaan ini adalah diterima.

1.7 antena stesen asas, antena pengulang dan antena dalam biasanya digunakan dalam komunikasi bimbit

1.7.1 antena plat

Sama ada GSM atau CDMA, antena plat adalah antena yang paling digunakan dan sangat penting stesen asas. Antena mempunyai keuntungan dari keuntungan tinggi, corak sektor yang baik, lob belakang kecil, kawalan sudut tekanan yang selesa corak menegak, prestasi penutup yang boleh dipercayai dan kehidupan perkhidmatan panjang.

Antena plat juga sering digunakan sebagai antena pengguna pengulang. Menurut julat sektor tindakan, model antena yang sepadan patut dipilih.

1.7.1 formasi pendapatan tinggi antena plat

A. Oscilator setengah gelombang berbilang ditetapkan ke dalam tatasusunan linear ditempatkan menegak

B. Tambah plat refleksi pada satu sisi tatasusunan linear (ambil tatasusunan menegak bagi oscilator gelombang dua setengah dengan plat refleksi sebagai contoh)

C. Untuk meningkatkan pendapatan antena plat, lapan tata oscilator setengah gelombang boleh digunakan lebih lanjut

Seperti yang dinyatakan sebelumnya, pendapatan 4 oscilator setengah gelombang yang diatur dalam tatangkaan linear menegak adalah kira-kira 8 DBI; Array linear empat elemen dengan reflektor di satu sisi, iaitu, antena plat konvensional, mempunyai keuntungan kira-kira 14 ~ 17 DBI.

Aras linear delapan unsur dengan reflektor di satu sisi, iaitu antena plat lanjutan, mempunyai keuntungan sekitar 16 ~ 19 DBI. Ia jelas tanpa mengatakan bahawa panjang antena plat lanjutan adalah dua kali ganda daripada antena plat konvensional, sehingga kira-kira 2.4 M.

1.7.2 antena parabolik grid gaji tinggi

Dari perspektif nisbah harga prestasi, antena paraboloid grid sering digunakan sebagai antena pemberi pengulang. Kerana kesan fokus yang baik bagi permukaan paraboloid, antena paraboloid mempunyai kemampuan koleksi yang kuat. Untuk antena paraboloid grid dengan diameter 1.5 m, keuntungannya boleh mencapai g = 20dbi dalam 900 megaband. Ia sangat sesuai untuk komunikasi titik ke titik. Contohnya, ia sering digunakan sebagai antena pemberi pengulang.

Paraboloid mengadopsi struktur grid, satu untuk mengurangi berat antena, yang lain untuk mengurangi perlawanan angin.

Antena paraboloid biasanya boleh memberikan nisbah depan ke belakang tidak kurang dari 30 dB, iaitu indeks teknikal yang sistem pengulang mesti bertemu untuk antena yang menerima untuk mencegah kecewaan diri.

1.7.3 Antena arah Yagi

Antena arah Yagi mempunyai keuntungan dari keuntungan tinggi, struktur cahaya, bangunan selesa dan harga rendah. Oleh itu, ia sangat sesuai untuk komunikasi titik ke titik. Contohnya, ia adalah jenis antena yang disukai untuk antena menerima luar dari sistem distribusi dalam.

Semakin banyak unit antena arah Yagi, semakin tinggi keuntungannya. Secara umum, antena arah Yagi dengan 6 - 12 unit digunakan, dan keuntungannya boleh mencapai 10- 15dbi.

1.7.4 antena langit dalam

Antena langit dalam mesti mempunyai keuntungan struktur cahaya, penampilan indah dan pemasangan yang sesuai.

Pada hari ini, antena langit dalam yang dilihat di pasar mempunyai banyak bentuk dan warna, tetapi pembelian dan penghasilan inti dalamnya hampir sama. Walaupun struktur dalaman antena langit ini sangat kecil, ia boleh memenuhi keperluan nisbah gelombang berdiri dalam band frekuensi yang berfungsi sangat luas kerana ia berdasarkan teori antena band lebar, dengan bantuan desain dan penyahpepijatan dengan penganalisis rangkaian yang diberi bantuan komputer. Menurut piawai negara, indeks nisbah gelombang berdiri antena bekerja dalam band frekuensi yang sangat luas adalah VSWR 2. Sudah tentu, lebih baik untuk mencapai VSWR 1.5. Sebenarnya, antena langit dalaman adalah antena yang tinggi rendah, biasanya g = 2 DBI.

1.7.5 antena diletak dinding dalam

Antena diletakkan dinding dalam juga mesti mempunyai keuntungan struktur cahaya, penampilan indah dan pemasangan yang sesuai.

Pada hari ini, antena yang diletakkan dinding dalam dilihat di pasar mempunyai banyak bentuk dan warna, tetapi pembelian dan pembuatan inti dalamnya hampir sama. Struktur dalaman antena diletak dinding milik antena microstrip dielektrik udara. Kerana struktur bantuan bagi lebar bandu antena yang diperbesar, desain dan penyahpepijatan yang diberi bantuan komputer dengan penganalisis rangkaian, ia boleh lebih baik memenuhi keperluan jalur lebar yang berfungsi. Sebenarnya, antena yang diletakkan dinding dalam mempunyai keuntungan tertentu, kira-kira g = 7 DBI.

Beberapa konsep asas penyebaran gelombang radio

Pada masa ini, band frekuensi yang digunakan dalam komunikasi bimbit GSM dan CDMA adalah:

GSM:890 - 960 MHz, 1710 - 1880 MHz

CDMA: 806 - 896 MHz

Julat frekuensi 806 - 960MHz milik julat gelombang ultrashort; Julat frekuensi 1710 ~ 1880 MHz milik julat mikrogelombang.

Karakteristik penyebaran gelombang radio dengan frekuensi atau panjang gelombang yang berbeza tidak sama, atau bahkan sangat berbeza.

2.1 persamaan jarak komunikasi ruang bebas

Tetapkan kuasa penghantaran sebagai Pt, pendapatan antena penghantaran sebagai GT dan frekuensi kerja sebagai f Jika kuasa penerima adalah PR, pendapatan antena penerima adalah GR, dan jarak antara antena penerima dan penghantaran adalah r, maka gelombang radio kehilangan l0 semasa penyebaran gelombang radio tanpa gangguan persekitaran mempunyai ungkapan berikut:

L0 (dB) = 10 Lg (PT / PR )

= 32.45 + 20 Lg f ( MHz ) + 20 Lg R ( km ) - GT (dB) - GR (dB)

[contoh] set: Pt = 10 W = 40dbmw; GR = GT = 7 (dBi) ; - f = 1910MHz

Q: bila r = 500 m, PR =?

Jawapan: (1) pengiraan l0 (DB)

L0 (dB) = 32.45 + 20 Lg 1910 (MHz) + 20 Lg 0.5 (km) - GR (dB) - GT (dB)

= 32. 45 + 65. 62 - 6 - 7 - 7 = 78. 07 (dB)

(2) Kalkulasi PR

PR = PT / ( 10 7.807 ) = 10 ( W ) / ( 10 7.807 ) = 1 ( μ W ) / ( 10 0.807 )

= 1 ( μ W ) / 6.412 = 0.156 ( μ W ) = 156 ( m μ W )

Apabila gelombang radio 1.9 GHz menembus dinding batu bata, ia kehilangan sekitar (10 ~ 15) dB

2.2 jarak pemandangan gelombang ultrashort dan mikrogelombang

2.2.1 had jarak pemandangan langsung

Gelombang ultrashort, terutamanya gelombang mikro, mempunyai frekuensi tinggi dan panjang gelombang pendek, dan gelombang permukaannya runtuh dengan cepat. Oleh itu, ia tidak boleh bergantung pada gelombang permukaan untuk penyebaran jarak jauh. Gelombang ultrashort, terutama gelombang mikro, terutamanya dihantar oleh gelombang angkasa. Dalam singkat, gelombang angkasa adalah gelombang yang menyebar sepanjang garis lurus dalam angkasa. Jelas, disebabkan lengkung bumi, terdapat had jarak penglihatan langsung Rmax untuk penyebaran gelombang angkasa. Kawasan dalam jarak pandangan langsung paling jauh adalah tradisional dipanggil kawasan cahaya; Kawasan di luar had jarak pandangan langsung Rmax dipanggil kawasan bayangan. Tidak perlu dikatakan, apabila menggunakan gelombang ultrashort dan gelombang mikro untuk komunikasi, titik penerimaan akan jatuh dalam had jarak penglihatan langsung Rmax antena penghantaran. Terkena oleh radius lengkung bumi, hubungan antara jarak penglihatan langsung sempadan Rmax dan tinggi HT dan HR antena yang menghantar dan antena yang menerima adalah: Rmax = 3.57 {⢢¢¢HT (m) + ⢢¢HR (m)} (km)

Mengingat refraksi gelombang radio oleh atmosfer, jarak penglihatan langsung had patut diperbaiki ke

Rmax = 4.12 { â¢HT (m) +â¢HR (m) } (km)

Kerana frekuensi gelombang elektromagnetik jauh lebih rendah daripada gelombang cahaya, jarak penglihatan langsung efektif re penyebaran gelombang radio adalah sekitar 70% jarak penglihatan langsung had Rmax, iaitu re = 0.7 Rmax

Contohnya, jika HT dan HR adalah 49 m dan 1.7 m, jarak penglihatan langsung yang efektif adalah re = 24 km.

2.3 ciri-ciri penyebaran gelombang radio di atas tanah pesawat

Gelombang radio yang dihancurkan secara langsung dari antena penghantaran ke titik penerimaan dipanggil gelombang langsung; Gelombang radio yang diharapkan ke tanah yang dihancurkan oleh antena yang menghantar diselarang oleh tanah dan mencapai titik penerimaan, yang dipanggil gelombang yang diselarang. Jelas, isyarat di titik penerimaan seharusnya kombinasi gelombang langsung dan gelombang yang refleks. Sintesis gelombang radio tidak akan hanya tambahan algebraik seperti 1 + 1 = 2, dan hasil sintesis akan berbeza dengan perbezaan laluan gelombang antara gelombang langsung dan gelombang yang terrefleks. Apabila perbezaan laluan gelombang adalah berbilang pelik separuh panjang gelombang, gelombang langsung dan isyarat gelombang yang terrefleks ditambah untuk membentuk maksimum; Apabila perbezaan laluan gelombang adalah berbilang dari satu panjang gelombang, gelombang langsung dan isyarat gelombang yang terrefleks ditolak dan disintesis ke minimum. Ia boleh dilihat bahawa wujud refleksi tanah membuat distribusi ruang intensiti isyarat sangat kompleks.

Keukuran sebenar menunjukkan bahawa dalam jarak tertentu RI, kekuatan isyarat akan berubah dengan meningkat jarak atau tinggi antena; Di luar jarak tertentu RI, kekuatan isyarat akan meningkat dengan meningkat jarak atau menurun tinggi antena. Penurunan monotonik. Kiraan teori memberikan hubungan antara RI, tinggi antena HT dan HR:

RI = (4 HT HR) / L, l ialah panjang gelombang.

Ia jelas tanpa mengatakan bahawa RI mesti kurang daripada jarak penglihatan had Rmax.

2.4 pelebaran berbilang laluan gelombang radio

Dalam gelombang ultrashort dan band mikrogelombang, gelombang radio juga akan menghalangi (seperti bangunan, bangunan tinggi atau bukit) untuk mencerminkan gelombang radio. Oleh itu, berbagai-bagai gelombang yang berputar (secara luas, gelombang berputar tanah juga perlu disertai) tiba di antena yang menerima. Fenomen ini dipanggil penyebaran berbilang laluan.

Kerana transmisi berbilang laluan, distribusi ruang kekuatan medan isyarat menjadi agak kompleks dan berkembang besar. Di beberapa tempat, kekuatan medan isyarat meningkat dan di beberapa tempat kekuatan medan isyarat berkurang; Juga disebabkan pengaruh penghantaran berbilang laluan, arah polarizasi gelombang radio akan berubah. Selain itu, kemampuan refleksi dari halangan berbeza untuk gelombang radio juga berbeza. Contohnya, kemampuan refleksi bangunan beton yang dikuasai untuk gelombang ultrashort dan gelombang mikro lebih kuat daripada dinding batu bata. Kita patut cuba yang terbaik untuk mengatasi kesan negatif kesan pemindahan berbilang laluan, yang sebabnya orang sering menggunakan teknologi pelbagai ruang atau teknologi pelbagai polarizasi dalam rangkaian komunikasi dengan keperluan kualiti komunikasi tinggi.

2.5 penyebaran penyebaran gelombang radio

Apabila halangan besar ditemui di laluan penghantaran, gelombang radio akan melewati halangan dan menyebarkan ke hadapan. Fenomen ini dipanggil penyebaran gelombang radio. Gelombang ultrashort dan mikrogelombang mempunyai frekuensi tinggi, panjang gelombang pendek dan kemampuan penyebaran lemah. Intensiti isyarat di belakang bangunan tinggi adalah kecil, membentuk yang disebut "kawasan bayangan". Darjah yang kualiti isyarat dipengaruhi tidak hanya berkaitan dengan tinggi bangunan, jarak antara antena yang menerima dan bangunan, tetapi juga dengan frekuensi. Contohnya, terdapat bangunan dengan tinggi 10 meter. Dalam jarak 200 meter di belakang bangunan, kualiti isyarat yang diterima hampir tidak terpengaruh, tetapi pada 100 meter, kekuatan medan isyarat yang diterima adalah jauh lebih lemah daripada yang tanpa bangunan. Perhatikan bahawa seperti yang disebutkan di atas, darjah kelemahan juga berkaitan dengan frekuensi isyarat. Untuk isyarat 216 ~ 223 MHz RF, kekuatan medan isyarat yang diterima adalah 16 dB lebih rendah daripada yang tanpa bangunan, dan untuk isyarat 670 MHz RF, kekuatan medan isyarat yang diterima adalah 20 dB lebih rendah daripada yang tanpa bangunan Jika tinggi bangunan meningkat kepada 50 m, kekuatan medan isyarat yang diterima akan terpengaruh dan lemah dalam 1000 m dari bangunan. Semakin tinggi frekuensi, semakin tinggi bangunan, dan semakin dekat antena yang menerima kepada bangunan, semakin besar kesan pada kekuatan isyarat dan kualiti komunikasi; Sebaliknya, semakin rendah frekuensi, semakin pendek bangunan, semakin jauh antena yang menerima dari bangunan, dan semakin kecil kesan.

Oleh itu, apabila memilih lokasi stesen asas dan membangun antena, kita mesti mempertimbangkan berbagai kesan negatif kemungkinan penyebaran diffraksi dan memperhatikan berbagai faktor yang mempengaruhi penyebaran diffraksi.

3 beberapa konsep asas garis penghantaran

Kabel yang menyambung antena dan output penghantar (atau input penerima) dipanggil garis penghantaran atau penghantar. Tugas utama garis penghantaran adalah untuk menghantar tenaga isyarat secara efektif. Oleh itu, ia patut dapat menghantar kuasa isyarat yang dihantar oleh penghantar ke input antena penghantar dengan kehilangan minimum, atau isyarat yang diterima oleh antena ke input penerima dengan kehilangan minimum. Pada masa yang sama, ia tidak patut mengambil atau menghasilkan isyarat gangguan tersesat. Oleh itu, garis transmisi mesti dilindungi.

Bila panjang fizikal garis penghantaran sama dengan atau lebih daripada panjang gelombang isyarat penghantaran, garis penghantaran juga dipanggil garis panjang.

3.1 jenis garis penghantaran

Pada umumnya terdapat dua jenis garis penghantaran dalam band ultrashort: garis penghantaran dua wayar selari dan garis penghantaran kabel koaksial; Garis transmisi dalam band mikrogelombang termasuk garis transmisi kabel koaksial, panduan gelombang dan microstrip. Garis pemancaran dua wayar paralel terdiri dari dua konduktor paralel. Ia adalah garis transmisi simetrik atau seimbang. Penyuap ini mempunyai kehilangan besar dan tidak boleh digunakan dalam band frekuensi UHF. Dua konduktor garis pemindahan kabel koaksial adalah wayar utama dan jaringan tembaga yang dilindungi. Kerana jaringan tembaga terkawal dan kedua-dua konduktor tidak simetrik ke tanah, ia dipanggil garis transmisi tidak simetrik atau tidak seimbang. Kabel koaksial mempunyai julat frekuensi kerja luas dan kehilangan kecil, yang boleh melindungi sambungan elektrostatik, tetapi ia tidak boleh melakukan apa-apa untuk mengganggu medan magnetik. Apabila menggunakan, jangan berjalan selari dengan garis dengan arus kuat, atau dekat dengan garis isyarat frekuensi rendah.

3.2 pengendalian karakteristik garis penghantaran

Nisbah tekanan kepada semasa pada garis trasmis tak terbatas ditakrif sebagai impedance karakteristik garis trasmis, diekspresikan oleh Z0. Formula pengiraan impedance karakteristik kabel koaksial adalah

Log (D / D) [Euro].

Di mana, D adalah diameter dalaman mata tembaga konduktor luar kabel koaksial; D ialah diameter luar inti kabel koaksial;

ε R adalah konstan dielektrik relatif bagi media pengisihan antara konduktor.

Biasanya Z0 = 50 ohms, tetapi juga Z0 = 75 ohms.

Ia tidak sukar untuk melihat dari formula di atas bahawa impedance karakteristik bagi penyedia hanya berkaitan dengan diameter konduktor D dan konstan dielektrik medium antara konduktor ε R, tetapi bebas dari panjang penyedia, frekuensi kerja dan impedance muatan yang disambung ke terminal penyedia.

3.3 koeficien penindasan bagi penyedia

Apabila isyarat dihantar dalam penyedia, tidak hanya ada kehilangan resisten konduktor, tetapi juga kehilangan dielektrik bahan-bahan isolasi. Kedua kerugian ini meningkat dengan meningkat panjang penyedia dan frekuensi kerja. Oleh itu, panjang penyedia akan dikurangi sebanyak yang mungkin.

Koeficien kelemahan digunakan untuk menghitung kehilangan per unit panjang β. Menunjukkan unit adalah dB / M (dB / M), dan unit pada spesifikasi teknikal kabel adalah kebanyakan dB / 100 m (dB / 100M)

Biarkan input kuasa ke penyedia ialah P1, output kuasa dari penyedia dengan panjang L (m) ialah P2, dan kehilangan transmisi TL boleh dikatakan sebagai:

TL = 10 * Lg ( P1 /P2 ) ( dB )

Koeficien penindasan adalah

β = TL / L ( dB / m )

Contohnya, kabel konsumsi rendah Nokia 7/8 inci mempunyai koeficien kelemahan 900 MHz β= =4.1 dB/100 m, yang juga boleh ditulis sebagai β= 3 dB/73 m, iaitu, kuasa isyarat dengan frekuensi 900 MHz adalah setengah kurang apabila melalui kabel panjang 73 m.

Untuk kabel konsumsi biasa yang tidak rendah, misalnya, apabila syv-9-50-1900mhz, koeficien penyesalan adalah β = 20.1 dB / 100 m, yang juga boleh ditulis sebagai β= 3dB / 15m, iaitu, kuasa isyarat dengan frekuensi 900MHz akan dikurangi dengan setengah setiap kabel panjang 15m!

3.4 konsep sepadan

Apa yang sepadan? Letakkan dengan mudah, apabila impedance muatan ZL disambung ke terminal penyedia sama dengan impedance karakteristik penyedia Z0, ia dipanggil bahawa terminal penyedia sepadan dan disambung. Semasa persamaan, hanya ada gelombang insiden dihantar ke muatan terminal pada penyedia, tetapi tiada gelombang yang disegerakan oleh muatan terminal. Oleh itu, apabila antena digunakan sebagai muatan terminal, persamaan boleh memastikan antena boleh mendapatkan semua kuasa isyarat. Seperti yang ditampilkan dalam figur di bawah, apabila impedance antena adalah 50 Ω, ia sepadan dengan kabel 50 Ω, sementara apabila impedance antena adalah 80 Ω, ia tidak sepadan dengan kabel 50 Ω.

Jika diameter oscilator antena adalah besar, perubahan impedance masukan antena dengan frekuensi adalah kecil, yang mudah untuk sepadan dengan penyedia. Pada masa ini, julat frekuensi kerja antena adalah luas. Sebaliknya, ia lebih sempit.

Dalam praktik, impedance input antena juga akan dipengaruhi oleh objek sekeliling. Untuk membuat penyedia dan antena sepadan dengan baik, ia juga diperlukan untuk menyesuaikan struktur setempat antena dengan betul atau memasang peranti sepadan melalui pengukuran apabila membangun antena.

3.5 kehilangan refleksi

Sudah diberitahu sebelum ini bahawa apabila penyedia sepadan dengan antena, tidak ada gelombang yang tergambar pada penyedia, hanya gelombang insiden, iaitu, gelombang yang dihantar pada penyedia hanya bergerak ke arah antena. Pada masa ini, amplitud tekanan dan amplitud semasa pada penyedia sama, dan impedance pada mana-mana titik pada penyedia sama dengan impedance karakteristiknya.

Apabila antena dan penyedia tidak sepadan, iaitu, apabila impedance antena tidak sama dengan impedance karakteristik penyedia, muatan hanya boleh menyerap sebahagian daripada tenaga frekuensi tinggi yang dihantar pada penyedia, tetapi tidak semua, dan bahagian tenaga yang tidak diserap akan direfleksikan kembali untuk membentuk gelombang yang terefleksikan.

Contohnya, dalam angka yang betul, kerana impedance antena dan penyedia berbeza, satu ialah 75 ohm dan yang lain ialah 50 ohm, impedance tidak sepadan, dan hasilnya ialah

3.6 VSWR

Dalam kes ketidaksepadan, terdapat gelombang insiden dan gelombang refleksi pada penyedia. Dimana fasa gelombang insiden dan gelombang yang terefleksikan adalah sama, amplitud tekanan ditambah ke amplitud tekanan maksimum Vmax untuk membentuk antinod; Dimana fasa gelombang insiden dan gelombang yang terefleksikan adalah bertentangan, amplitud tekanan ditolak kepada amplitud tekanan minimum Vmin untuk membentuk nod gelombang. Nilai amplitud titik lain diantara antinod dan nod. Gelombang sintetik ini dipanggil gelombang berdiri berjalan.

Nisbah amplitud tekanan gelombang terrefleks kepada tekanan gelombang insiden dipanggil koeficien refleksi dan direkam sebagai R

Amplitud gelombang yang berputar (ZL - Z0)

R =

Amplitud gelombang insiden (ZL + Z0)

Nisbah tenaga antinod kepada amplitud tenaga nod dipanggil koeficient gelombang berdiri, juga dikenali sebagai nisbah gelombang berdiri tenaga, dan direkam sebagai VSWR

Amplitude tensi antinod Vmax (1 + R)

VSWR = VSWR = VSWR = VSWR

Radian tekanan nod Vmin (1 - R)

Semakin dekat impedance muatan terminal ZL kepada impedance karakteristik Z0, semakin kecil koeficien refleksi r, dan semakin dekat nisbah gelombang berdiri VSWR adalah kepada 1, semakin baik persamaan.

Peranti imbangan 3.7

Sumber isyarat atau muatan atau garis penghantaran boleh dibahagi menjadi seimbang dan tidak seimbang mengikut hubungan mereka dengan tanah.

Jika tenaga diantara dua hujung sumber isyarat dan tanah sama dan polariti bertentangan, ia dipanggil sumber isyarat yang seimbang, jika tidak ia dipanggil sumber isyarat yang tidak seimbang; Jika ketegangan antara dua hujung muatan dan tanah sama dan polariti bertentangan, ia dipanggil muatan seimbang, jika tidak ia dipanggil muatan tidak seimbang; Jika pengendalian antara dua konduktor garis transmisi dan tanah adalah sama, ia dipanggil garis transmisi yang seimbang, jika tidak ia adalah garis transmisi yang tidak seimbang.

Kabel koaksial akan digunakan untuk menyambungkan sumber isyarat yang tidak seimbang dan muatan yang tidak seimbang, dan garis transmisi dua wayar selari akan digunakan untuk menyambungkan sumber isyarat yang seimbang dan muatan yang seimbang, supaya secara efektif menghantar kuasa isyarat, jika tidak seimbang atau ketimbangan akan rosak dan tidak dapat berfungsi secara biasa. Jika garis transmisi tidak seimbang hendak disambung dengan muatan seimbang, cara biasa adalah memasang peranti konversi "seimbang tidak seimbang" diantara penghasil biji, yang biasanya dipanggil pembuka seimbang.

Penukar seimbang panjang gelombang setengah 3.7.1

Juga dikenali sebagai penyukar "U" tabung yang seimbang, ia digunakan untuk sambungan antara kabel koaksial penyedia yang tidak seimbang dan vibrator simetrik setengah gelombang muatan yang seimbang. Penukar imbangan tabung "U" juga mempunyai fungsi 1:4 penukaran impedance. Impedasi karakteristik kabel koaksial yang digunakan dalam sistem komunikasi bimbit biasanya 50 Ω. Oleh itu, dalam antena Yagi, oscilator setengah gelombang yang dikurangkan digunakan untuk menyesuaikan impedance kepada sekitar 200 Ω, supaya akhirnya sepadan dengan impedance 50 Ω kabel koaksial penyedia utama.

3.7.2 kuart keseimbangan panjang gelombang

Perubahan yang tidak seimbang diantara port input yang seimbang antena dan port output yang tidak seimbang bagi penyedia koaksial diselesaikan dengan menggunakan ciri-ciri bahawa terminal satu kuart gelombang panjang dan garis transmisi pendek adalah sirkuit terbuka frekuensi tinggi.

Untuk produk PCB antena, sila klik: PCB antena