Në shoqërinë moderne të informacionit, ne gëzojmë lidhjen e kudondodhur me valë. Thirrjet celulare, aksesi në internet Wi-Fi dhe navigimi GPS—heroi kryesor pas këtyre mrekullive është antena e vogël . Duke vepruar si 'goja' dhe 'veshët' e komunikimit me valë, antena kryen shndërrimin kritik nga sinjalet e qarkut në valë elektromagnetike në hapësirë.
Për të vlerësuar nëse një antenë është e mirë apo e keqe, nuk kemi nevojë për formula komplekse matematikore; ne vetëm duhet të kuptojmë disa role kyçe që ata luajnë. Le të përdorim analogjitë e përditshme për të hulumtuar në katër metrikat kryesore të përdorura për të matur performancën e antenës.
Hyrje: Funksioni i Antenës - Lidhja e Dy botëve
Një antenë është në thelb një dhënës . Ai vepron si një telefon, me një skaj të lidhur me pajisjen tuaj elektronike (duke folur) dhe skajin tjetër përballë hapësirës së madhe të hapësirës së lirë (dëgjimi dhe të folurit). Detyra e tij është të konvertojë në mënyrë efikase sinjalet elektrike që udhëtojnë përgjatë një kablloje brenda pajisjes në valë elektromagnetike që përhapen nëpër ajër dhe anasjelltas.
Për të kuptuar performancën e një antene, ne shikojmë kryesisht se sa qartë 'flet', sa ndjeshmëri 'dëgjon' dhe sa 'pa mundim' e kryen këtë konvertim.
Arti i përqendrimit të energjisë: Drejtimi dhe fitimi
Metrikat kryesore: Përfitimi dhe drejtimi
Fitimi është metrika më e rëndësishme për një antenë; mat aftësinë e antenës për të përqendruar energjinë në një drejtim të caktuar.
Llamba e zakonshme e dritës (antenë gjithëdrejtimshe): Një antenë gjithëdrejtuese shpërndan energjinë e sinjalit në mënyrë të barabartë në të gjitha drejtimet, ashtu si një llambë standarde e dritës që ndriçon një dhomë të tërë. Përfitimi është mbulimi i gjerë—ju mund të merrni sinjalin pavarësisht nga drejtimi juaj (si antena e integruar në telefonin tuaj celular). E meta është se për shkak se energjia shpërndahet, forca e sinjalit në çdo drejtim të vetëm është e ulët, duke kufizuar diapazonin.
Elektrik dore i fokusuar (antenë me fitim të lartë): Një antenë me fitim të lartë është si një elektrik dore i fokusuar; ai sakrifikon mbulimin në drejtime të tjera për të përqendruar pjesën dërrmuese të energjisë në një kënd shumë të ngushtë. Avantazhi i bërjes së kësaj është se sinjali bëhet jashtëzakonisht i fortë në atë drejtim specifik, duke mundësuar komunikim në distanca ultra të gjata (si pjatat satelitore ose antenat e stacioneve bazë të drejtuara).
Përmbledhje: Fitimi nuk krijohet nga vetë antena; përkundrazi, është aftësia e tij për të rialokuar energjinë e fundme . Sa më i lartë të jetë fitimi, aq më e ngushtë është gjerësia e rrezes.
Sekreti i kursimit të energjisë: Efikasiteti i rrezatimit ('Rubineti që rrjedh')
Metrika kryesore: Efikasiteti i rrezatimit (efikasiteti)
Efikasiteti i antenës mat proporcionin e fuqisë elektrike në hyrje të antenës që vërtet shndërrohet në valë elektromagnetike të rrezatuara , në vend që të shpërdorohet.
Rubineti që rrjedh: Kur energjia elektrike futet në antenë, përçuesit metalikë brenda antenës gjenerojnë nxehtësi për shkak të rezistencës, ose energjia absorbohet për shkak të humbjeve materiale. Kjo është e ngjashme me rrjedhjen e ujit nga një vrimë në një rubinet. Kjo energji e humbur shndërrohet në nxehtësi dhe nuk kontribuon në sinjalin në ajër.
Antenë me efikasitet të lartë: Një antenë me efikasitet të lartë do të thotë se 'tuba' e saj është e mirë-projektuar me humbje minimale, duke siguruar që pothuajse e gjithë fuqia hyrëse të konvertohet në një sinjal efektiv. Për pajisjet celulare, efikasiteti i lartë është kritik sepse ndihmon në zgjatjen e jetëgjatësisë së baterisë.
Tubacioni i qetë: Përputhja e rezistencës (përshtatja e 'Lidhja e tubit të ujit')
Metrikë kyçe: Raporti i valëve të qëndrueshme të tensionit (VSWR) dhe përputhja e rezistencës
Për të lejuar që sinjali të rrjedhë pa probleme nga kablloja (linja e transmetimit) në antenë, karakteristikat elektrike të dy komponentëve në pikën e lidhjes duhet të 'përputhen'—kjo quhet përputhje e rezistencës..
Ndërfaqja e gabuar e tubacionit: Nëse impedanca hyrëse e antenës nuk përputhet me rezistencën karakteristike të linjës së transmetimit, është si të përpiqesh të lidhësh një tub të madh uji me një lidhës të vogël. Uji (energjia e sinjalit) do të reflektohet përsëri në ndërfaqe.
Reflektimi i sinjalit: Kjo energji e reflektuar jo vetëm që harxhohet, por gjithashtu mund të ndërhyjë me transmetuesin dhe të shkaktojë valëve në këmbë në linjën e transmetimit. formimin e
Raporti i valëve të qëndrueshme të tensionit (VSWR): VSWR është metrika e përdorur për të matur sa mirë kjo ndërfaqe 'përshtatet'. Një VSWR ideal 1:1 do të thotë një përputhje e përsosur (pa reflektim), ndërsa një numër më i lartë (p.sh., 3:1 ) tregon më shumë reflektim të sinjalit dhe humbje më të madhe të energjisë.
Qëndrimi i shtrëngimit të duarve: Polarizimi (Qëndrimi i dakorduar)
Metrika kryesore: Polarizimi
Polarizimi përcakton drejtimin në të cilin vektori i fushës elektrike të valës elektromagnetike lëkundet në hapësirë.
Qëndrimi i dakorduar për shtrëngimin e duarve: që një antenë të marrë sasinë maksimale të energjisë së sinjalit, duhet të përdorë të njëjtin polarizim ose një polarizim të ngjashëm me antenën transmetuese. Nëse antena transmetuese përdor polarizim vertikal (fusha elektrike është pingul me tokën) dhe antena marrëse përdor polarizimin horizontal, është si dy njerëz që zgjasin duart në mënyra të ndryshme—ata nuk mund të 'shtrëngojnë duart' me sukses.
Humbja e mospërputhjes së polarizimit: Kjo mospërputhje në polarizim çon në një humbje të rëndë të energjisë së sinjalit, e njohur si humbje e mospërputhjes së polarizimit . Prandaj, në sistemet e komunikimit fiks, si transmetuesi ashtu edhe marrësi duhet të kalibrojnë rreptësisht drejtimet e tyre të polarizimit.
Përfundim: Më i përshtatshmi është më i miri
Arti i dizajnit të antenës qëndron në balancimin e këtyre metrikave.
Antenat e telefonave celularë duhet të sakrifikojnë fitimin në këmbim të mbulimit gjithëdrejtues, efikasitetit të lartë dhe përputhjes së mirë për t'u siguruar që mund të bëni një telefonatë në çdo pozicion ose vendndodhje.
Antenat marrëse satelitore ndjekin fitim dhe drejtim jashtëzakonisht të lartë , duke përdorur një 'elektrik dore' të fuqishëm për të synuar një burim sinjali të largët.
Nuk ka antenë 'më të mirë' absolute, vetëm antenën më të ' përshtatshme '. Kuptimi i këtyre matjeve thelbësore ju jep çelësin për të vlerësuar performancën e çdo sistemi komunikimi me valë.
