Ang antenna ay isang device na nagsisilbing interface sa pagitan ng electrical circuit at space, na idinisenyo upang magpadala at tumanggap ng mga electromagnetic wave sa isang partikular na frequency range alinsunod sa sarili nitong laki at hugis. Ito ay gawa sa metal, higit sa lahat ay tanso o aluminyo, ang pagpapadala ng mga antenna ay maaaring mag-convert ng electric current sa electromagnetic radiation at vice versa. Ang bawat wireless device ay naglalaman ng hindi bababa sa isang antenna.
Wireless network radio wave
Kapag kailangan ng wireless na komunikasyon, kailangan ng antenna. Ito ay may kakayahang magpadala o tumanggap ng mga electromagnetic wave para makipag-ugnayan kung saan hindi ma-install ang wired system.
Ang antenna ay ang pangunahing elemento ng wireless na teknolohiyang ito. Ang mga radio wave ay madaling nilikha at malawakang ginagamit para sa parehong panloob at panlabas na komunikasyon dahil sa kanilang kakayahang dumaan sa mga gusali at maglakbay ng malalayong distansya.
Mga pangunahing tampok ng pagpapadala ng mga antenna:
- Dahil omnidirectional ang radio transmission, kailangan ang physical matchingkailangan ang transmitter at receiver.
- Ang dalas ng mga radio wave ay tumutukoy sa maraming katangian ng paghahatid.
- Sa mababang frequency, madaling dumaan ang mga alon sa mga hadlang. Gayunpaman, bumababa ang kanilang kapangyarihan sa kabaligtaran na parisukat ng distansya.
- Ang mas mataas na frequency wave ay mas malamang na ma-absorb at makikita sa mga obstacle. Dahil sa mahabang hanay ng transmission ng mga radio wave, isang problema ang interference sa pagitan ng mga transmission.
- Sa mga banda ng VLF, LF at MF, ang pagpapalaganap ng alon, na tinatawag ding ground wave, ay sumusunod sa kurbada ng Earth.
- Ang pinakamataas na saklaw ng transmission ng mga alon na ito ay nasa pagkakasunud-sunod ng ilang daang kilometro.
- Ginagamit ang mga transmitting antenna para sa mababang bandwidth na pagpapadala gaya ng mga broadcast ng amplitude modulation (AM).
- HF at VHF band transmissions ay hinihigop ng atmospera malapit sa ibabaw ng Earth. Gayunpaman, ang bahagi ng radiation, na tinatawag na skywave, ay kumakalat palabas at paitaas patungo sa ionosphere sa itaas na kapaligiran. Ang ionosphere ay naglalaman ng mga ionized na particle na nabuo ng radiation ng Araw. Ang mga ionized na particle na ito ay sumasalamin sa mga sky wave pabalik sa Earth.
Paglaganap ng alon
- Line of sight propagation. Sa lahat ng paraan ng pamamahagi, ito ang pinakakaraniwan. Ang alon ay naglalakbay sa pinakamababang distansya na makikita ng mata. Susunod, kailangan mong gamitin ang transmitter ng amplifier upang madagdagan ang signal at ipadala ito muli. Ang nasabing pagpapalaganap ay hindi magiging maayos kung mayroong anumang balakid sa daanan ng paghahatid nito. Ginagamit ang transmission na ito para sa infrared o microwave transmissions.
- Ground wave propagation mula sa isang transmitting antenna. Ang pagpapalaganap ng alon sa lupa ay nangyayari sa kahabaan ng tabas ng Earth. Ang nasabing alon ay tinatawag na direktang alon. Ang alon minsan ay yumuyuko dahil sa magnetic field ng Earth at tumama sa receiver. Ang nasabing alon ay maaaring tawaging isang sinasalamin na alon.
- Ang alon na dumadaloy sa atmospera ng daigdig ay kilala bilang earth wave. Ang direktang alon at ang sinasalamin na alon na magkasama ay nagbibigay ng senyales sa istasyon ng pagtanggap. Kapag ang wave ay umabot sa receiver, ang pagkaantala ay hihinto. Bilang karagdagan, ang signal ay sinasala upang maiwasan ang pagbaluktot at pagpapalakas para sa malinaw na output. Ang mga alon ay ipinapadala mula sa isang lugar at kung saan natatanggap ang mga ito ng maraming transceiver antenna.
Antenna measurement coordinate system
Kapag tumitingin sa mga flat na modelo, haharapin ng user ang mga indicator ng azimuth ng eroplano at ang taas ng plane ng pattern. Ang terminong azimuth ay kadalasang nangyayari kaugnay ng "horizon" o "horizontal", habang ang terminong " altitude" ay karaniwang tumutukoy sa "vertical". Sa figure, ang xy plane ay ang azimuth plane.
Ang azimuthal plane pattern ay sinusukat kapag ang isang pagsukat ay ginawa sa pamamagitan ng paggalaw sa buong xy plane sa paligid ng transceiver antenna sa ilalim ng pagsubok. Ang elevation plane ay isang eroplanong orthogonal sa xy plane, gaya ng yz plane. Ang elevation plan ay naglalakbay sa buong yz plane sa paligid ng antenna na sinusuri.
Mga sample (mga azimuth at elevation) ay madalas na ipinapakita bilang mga plot sa polarmga coordinate. Binibigyan nito ang user ng kakayahang madaling makita kung paano kumikinang ang antenna sa lahat ng direksyon, na parang ito ay "nakaturo" o naka-mount na. Minsan kapaki-pakinabang ang pagguhit ng mga pattern ng radiation sa mga coordinate ng Cartesian, lalo na kapag maraming sidelobe sa mga pattern at kung saan mahalaga ang mga antas ng sidelobe.
Mga pangunahing katangian ng komunikasyon
Ang Antenna ay mahahalagang bahagi ng anumang electrical circuit dahil nagbibigay ang mga ito ng interconnection sa pagitan ng transmitter at free space o sa pagitan ng free space at receiver. Bago pag-usapan ang mga uri ng antenna, kailangan mong malaman ang mga katangian ng mga ito.
Antenna Array - Ang sistematikong pag-deploy ng mga antenna na nagtutulungan. Ang mga indibidwal na antenna sa isang array ay karaniwang may parehong uri at matatagpuan sa malapit, sa isang nakapirming distansya mula sa isa't isa. Binibigyang-daan ka ng array na pataasin ang directivity, kontrol ng mga pangunahing beam ng radiation at side beam.
Lahat ng antenna ay passive gain. Ang passive gain ay sinusukat sa dBi, na nauugnay sa isang theoretical isotropic antenna. Ito ay pinaniniwalaan na ito ay nagpapadala ng enerhiya nang pantay-pantay sa lahat ng direksyon, ngunit hindi umiiral sa kalikasan. Ang nakuha ng isang perpektong half-wave dipole antenna ay 2.15 dBi.
Ang EIRP, o ang katumbas na isotropic radiated power ng isang transmitting antenna, ay isang sukatan ng maximum power na ipapalabas ng isang theoretical isotropic antenna sa direksyon.pinakamataas na pakinabang. Isinasaalang-alang ng EIRP ang mga pagkalugi mula sa mga linya ng kuryente at mga konektor at kasama ang aktwal na pakinabang. Nagbibigay-daan ang EIRP na makalkula ang tunay na lakas at lakas ng field kung malalaman ang aktwal na gain ng transmitter at output power.
Antenna gain sa mga direksyon
Ito ay tinukoy bilang ang ratio ng power gain sa isang partikular na direksyon sa power gain ng reference antenna sa parehong direksyon. Karaniwang kasanayan ang paggamit ng isotropic radiator bilang reference antenna. Sa kasong ito, ang isang isotropic emitter ay mawawalan ng pagkawala, pantay na magpapalabas ng enerhiya nito sa lahat ng direksyon. Nangangahulugan ito na ang nakuha ng isang isotropic radiator ay G=1 (o 0 dB). Karaniwang ginagamit ang unit ng dBi (decibel na nauugnay sa isotropic radiator) para sa gain na nauugnay sa isotropic radiator.
Ang nakuha, na ipinahayag sa dBi, ay kinakalkula gamit ang sumusunod na formula: GdBi=10Log (GNumeric / GISotropic)=10Log (GNumeric).
Minsan ang isang theoretical dipole ay ginagamit bilang isang reference, kaya ang unit dBd (decibels relative to dipole) ay gagamitin upang ilarawan ang gain na may kaugnayan sa dipole. Karaniwang ginagamit ang block na ito pagdating sa pagpapalakas ng mga omnidirectional antenna na mas mataas. Sa kasong ito, ang kanilang nakuha ay mas mataas ng 2.2 dBi. Kaya kung ang antenna ay may gain na 3 dBu, ang kabuuang gain ay magiging 5.2 dBi.
3 dB beamwidth
Ang beamwidth na ito (o kalahating power beamwidth) ng antenna ay karaniwang tinutukoy para sa bawat isa sa mga pangunahing eroplano. Ang 3 dB beamwidth sa bawat eroplano ay tinukoy bilang anggulo sa pagitan ng mga pangunahing lobe point na nababawasan mula sa maximum na nakuha ng 3 dB. Beamwidth 3 dB - ang anggulo sa pagitan ng dalawang asul na linya sa polar area. Sa halimbawang ito, ang 3 dB beamwidth sa eroplanong ito ay humigit-kumulang 37 degrees. Ang mga wide beamwidth antenna ay karaniwang may mababang gain, habang ang makitid na beamwidth antenna ay may mas mataas na gain.
Kaya, ang antenna na nagdidirekta sa karamihan ng enerhiya nito sa isang makitid na sinag, sa kahit isang eroplano, ay magkakaroon ng mas mataas na pakinabang. Ang front-to-back ratio (F/B) ay ginagamit bilang sukatan ng merito na sumusubok na ilarawan ang antas ng radiation mula sa likod ng isang directional antenna. Karaniwan, ang front-to-back ratio ay ang ratio ng peak gain sa forward na direksyon sa gain na 180 degrees sa likod ng peak. Siyempre, sa DB scale, ang front-to-back ratio ay ang pagkakaiba lang ng forward peak gain at ang gain na 180 degrees sa likod ng peak.
Pag-uuri ng antena
Maraming uri ng antenna para sa iba't ibang aplikasyon gaya ng mga komunikasyon, radar, pagsukat, electromagnetic pulse simulation (EMP), electromagnetic compatibility (EMC), atbp. Ang ilan sa mga ito ay idinisenyo upang gumana sa makitid na frequency band, habang iba paidinisenyo upang maglabas/makatanggap ng mga lumilipas na pulso. Pagpapadala ng Mga Detalye ng Antenna:
- Pisikal na istraktura ng antenna.
- Mga frequency band.
- App Mode.
Ang mga sumusunod ay ang mga uri ng antenna ayon sa pisikal na istraktura:
- wire;
- aperture;
- reflective;
- antenna lens;
- microstrip antenna;
- nalalaking antenna.
Ang mga sumusunod ay ang mga uri ng transmitting antenna depende sa dalas ng operasyon:
- Very Low Frequency (VLF).
- Mababang dalas (LF).
- Mid frequency (MF).
- Mataas na dalas (HF).
- Very High Frequency (VHF).
- Ultra High Frequency (UHF).
- Super High Frequency (SHF).
- Microwave wave.
- Radio wave.
Ang mga sumusunod ay nagpapadala at tumatanggap ng mga antenna ayon sa mga mode ng aplikasyon:
- Point-to-point na koneksyon.
- Mga application sa broadcast.
- Mga komunikasyon sa radar.
- Mga komunikasyon sa satellite.
Mga feature ng disenyo
Ang mga transmitting antenna ay lumilikha ng radio frequency radiation na kumakalat sa kalawakan. Ang pagtanggap ng mga antenna ay gumaganap ng baligtad na proseso: tumatanggap sila ng radio frequency radiation at kino-convert ito sa mga nais na signal, tulad ng tunog, imahe sa telebisyon na nagpapadala ng mga antenna at isang mobile phone.
Ang pinakasimpleng uri ng antenna ay binubuo ng dalawang metal rod at kilala bilang dipole. Ang isa sa mga pinaka-karaniwang uri ayisang monopole antenna na binubuo ng isang baras na inilagay patayo sa isang malaking metal board na nagsisilbing isang ground plane. Ang pag-mount sa mga sasakyan ay karaniwang isang monopole at ang metal na bubong ng sasakyan ay nagsisilbing lupa. Tinutukoy ng disenyo ng transmitting antenna, hugis at sukat nito ang dalas ng pagpapatakbo at iba pang katangian ng radiation.
Isa sa mahahalagang katangian ng isang antenna ay ang pagiging direkta nito. Sa komunikasyon sa pagitan ng dalawang nakapirming target, tulad ng sa komunikasyon sa pagitan ng dalawang nakapirming istasyon ng paghahatid, o sa mga aplikasyon ng radar, ang isang antena ay kinakailangan upang direktang ipadala ang enerhiya ng paghahatid sa receiver. Sa kabaligtaran, kapag ang transmitter o receiver ay hindi nakatigil, tulad ng sa mga cellular na komunikasyon, isang non-directional system ang kinakailangan. Sa ganitong mga kaso, kinakailangan ang isang omnidirectional antenna na tumatanggap ng lahat ng frequency nang pantay-pantay sa lahat ng direksyon ng horizontal plane, at sa vertical plane ang radiation ay hindi pantay at napakaliit, tulad ng HF transmitting antenna.
Pagpapadala at pagtanggap ng mga mapagkukunan
Ang transmitter ang pangunahing pinagmumulan ng RF radiation. Ang uri na ito ay binubuo ng isang konduktor na ang intensity ay nagbabago sa paglipas ng panahon at kino-convert ito sa radio frequency radiation na kumakalat sa espasyo. Receiving antenna - isang device para sa pagtanggap ng mga radio frequency (RF). Ginagawa nito ang reverse transmission na ginagawa ng transmitter, tumatanggap ng RF radiation, ginagawa itong mga electrical current sa antenna circuit.
Ang mga istasyon ng pagsasahimpapawid ng telebisyon at radyo ay gumagamit ng mga transmitting antenna upang magpadala ng ilang partikular na uri ng signal na naglalakbay sa himpapawid. Natutukoy ang mga signal na ito sa pamamagitan ng pagtanggap ng mga antenna, na nagko-convert sa mga ito sa mga signal at natatanggap ng naaangkop na device gaya ng TV, radyo, mobile phone.
Ang mga antenna sa pagtanggap ng radyo at telebisyon ay idinisenyo upang makatanggap lamang ng radio frequency radiation at hindi gumagawa ng radio frequency radiation. Ang mga cellular communication device, gaya ng mga base station, repeater, at mobile phone, ay naglaan ng mga antenna sa pagpapadala at pagtanggap na naglalabas ng enerhiya ng frequency ng radyo at nagsisilbi sa mga cellular network alinsunod sa mga teknolohiya ng network ng komunikasyon.
Pagkakaiba sa pagitan ng analog at digital antenna:
- Ang analog antenna ay may variable na gain at gumagana sa 50 km range para sa DVB-T. Kung mas malayo ang user sa pinagmulan ng signal, mas malala ang signal.
- Upang makatanggap ng digital TV - ang gumagamit ay tumatanggap ng alinman sa isang magandang larawan o isang imahe sa lahat. Kung malayo ito sa pinagmumulan ng signal, hindi ito makakatanggap ng anumang larawan.
- Ang nagpapadala ng digital antenna ay may mga built-in na filter upang mabawasan ang ingay at mapabuti ang kalidad ng larawan.
- Ang analog signal ay direktang ipinadala sa TV, habang ang digital signal ay kailangang i-decode muna. Binibigyang-daan ka nitong iwasto ang mga error pati na rin ang data tulad ng signal compression para sa higit pang mga feature tulad ng Extra Channels, EPG, Pay TV,mga interactive na laro, atbp.
Dipole transmitters
Ang Dipole antenna ay ang pinakakaraniwang omnidirectional na uri at nagkakalat ng radio frequency (RF) na enerhiya nang 360 degrees nang pahalang. Ang mga device na ito ay idinisenyo upang maging resonant sa kalahati o isang quarter na wavelength ng inilapat na frequency. Maaari itong maging kasing simple ng dalawang haba ng wire, o maaari itong i-encapsulated.
Ang Dipole ay ginagamit sa maraming corporate network, maliliit na opisina at gamit sa bahay (SOHO). Mayroon itong tipikal na impedance upang itugma ito sa transmitter para sa maximum na paglipat ng kuryente. Kung ang antenna at transmitter ay hindi magkatugma, ang mga pagmumuni-muni ay magaganap sa linya ng paghahatid, na magpapababa sa signal o kahit na makapinsala sa transmitter.
Nakadirektang focus
Itinutuon ng mga directional antenna ang radiated power sa mga makitid na beam, na nagbibigay ng malaking pakinabang sa prosesong ito. Ang mga katangian nito ay kapwa rin. Ang mga katangian ng isang transmitting antenna, tulad ng impedance at gain, ay nalalapat din sa isang receiving antenna. Ito ang dahilan kung bakit ang parehong antenna ay maaaring gamitin sa parehong pagpapadala at pagtanggap ng signal. Ang nakuha ng isang mataas na direksyon parabolic antenna ay nagsisilbing palakasin ang mahinang signal. Isa ito sa mga dahilan kung bakit kadalasang ginagamit ang mga ito para sa mga long distance na komunikasyon.
Ang karaniwang ginagamit na directional antenna ay isang Yagi-Uda array na tinatawag na Yagi. Ito ay naimbento ni Shintaro Uda at ng kanyang kasamahan na si Hidetsugu Yagi noong 1926. Gumagamit ang yagi antenna ng ilang elemento upangbumubuo ng isang nakadirekta na hanay. Ang isang hinimok na elemento, kadalasang isang dipole, ay nagpapalaganap ng RF energy, ang mga elemento kaagad bago at sa likod ng hinimok na elemento ay muling nagpapalabas ng RF energy papasok at palabas ng phase, na nagpapalakas at nagpapabagal sa signal ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga elementong ito ay tinatawag na mga elementong parasitiko. Ang elemento sa likod ng alipin ay tinatawag na reflector at ang mga elemento sa harap ng alipin ay tinatawag na mga direktor. Ang mga Yagi antenna ay may mga beamwidth mula 30 hanggang 80 degrees at maaaring magbigay ng higit sa 10 dBi ng passive gain.
Ang parabolic antenna ay ang pinakapamilyar na uri ng directional antenna. Ang parabola ay isang simetriko na kurba, at ang isang parabolic reflector ay isang ibabaw na naglalarawan ng isang kurba sa panahon ng 360-degree na pag-ikot - isang ulam. Ginagamit ang mga parabolic antenna para sa malayuang mga link sa pagitan ng mga gusali o malalaking heyograpikong lugar.
Semi-directional sectional radiators
Ang patch antenna ay isang semi-directional radiator na gumagamit ng flat metal strip na nakalagay sa itaas ng lupa. Ang radyasyon mula sa likuran ng antenna ay epektibong pinuputol ng ground plane, na nagpapataas ng forward directivity. Ang ganitong uri ng antenna ay kilala rin bilang isang microstrip antenna. Karaniwan itong hugis-parihaba at nababalot sa isang plastic case. Ang ganitong uri ng antenna ay maaaring gawin ng mga karaniwang pamamaraan ng PCB.
Ang patch antenna ay maaaring magkaroon ng beam width mula 30 hanggang 180 degrees atAng karaniwang pakinabang ay 9 dB. Ang mga sectional antenna ay isa pang uri ng semi-directional antenna. Ang mga sector antenna ay nagbibigay ng sector radiation pattern at kadalasang naka-install sa isang array. Ang beamwidth para sa isang sector antenna ay maaaring mula 60 hanggang 180 degrees, na may 120 degrees na karaniwan. Sa isang partitioned array, ang mga antenna ay naka-mount malapit sa isa't isa, na nagbibigay ng buong 360-degree na saklaw.
Paggawa ng Yagi-Uda antenna
Sa nakalipas na mga dekada, ang Yagi-Uda antenna ay nakikita sa halos lahat ng tahanan.
Makikita na maraming mga direktor para pataasin ang directivity ng antenna. Ang feeder ay isang nakatiklop na dipole. Ang reflector ay isang mahabang elemento na nakaupo sa dulo ng isang istraktura. Ang mga sumusunod na detalye ay dapat ilapat sa antenna na ito.
| Element | Specification |
| Nakontrol na haba ng elemento | 0.458λ hanggang 0.5λ |
| Haba ng Reflector | 0, 55λ - 0.58λ |
| Tagal ng direktor 1 | 0.45λ |
| Haba ng direktor 2 | 0.40λ |
| Tagal ng direktor 3 | 0.35λ |
| Agwat sa pagitan ng mga direktor | 0.2λ |
| Reflector para sa distansya sa pagitan ng mga dipoles | 0.35λ |
| Distansya sa pagitan ng mga dipoles at direktor | 0.125λ |
Nasa ibaba ang mga benepisyo ng Yagi-Uda antenna:
- Mataas na kita.
- Mataas na pokus.
- Madaling paghawak at pagpapanatili.
- Mas kaunting enerhiya ang nasasayang.
- Mas malawak na saklaw ng dalas.
Ang mga sumusunod ay ang mga disadvantages ng Yagi-Uda antennas:
- Madaling mag-ingay.
- Prone sa atmospheric effects.
Kung susundin ang mga detalye sa itaas, maaaring idisenyo ang Yagi-Uda antenna. Ang directional pattern ng antenna ay napakahusay, tulad ng ipinapakita sa figure. Ang maliliit na lobe ay pinipigilan at ang direktiba ng pangunahing beat ay nadaragdagan sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga direktor sa antenna.
