У савременом информационом друштву уживамо у свеприсутној бежичној повезаности. Позиви путем мобилног телефона, Ви-Фи приступ интернету и ГПС навигација—суштински херој иза ових чуда је мала антена . Делујући као „уста“ и „уши“ бежичне комуникације, антена врши критичну конверзију из сигнала кола у електромагнетне таласе у свемиру.
Да бисмо проценили да ли је антена добра или лоша, нису нам потребне сложене математичке формуле; само треба да разумемо неколико кључних улога које они играју. Хајде да користимо свакодневне аналогије да уђемо у четири основне метрике које се користе за мерење перформанси антене.
Увод: Функција антене — повезивање два света
Антена је у основи претварач . Делује као телефон, при чему је један крај повезан са вашим електронским уређајем (говор), а други крај окренут ка огромном пространству слободног простора (слушање и говор). Његов посао је да ефикасно претвара електричне сигнале који путују дуж кабла унутар уређаја у електромагнетне таласе који се шире кроз ваздух, и обрнуто.
Да бисмо разумели перформансе антене, углавном посматрамо колико јасно „говори“, колико осетљиво „слуша“ и колико „без напора“ изводи ову конверзију.
Уметност концентрације енергије: усмереност и добитак
Кључни показатељи: појачање и усмереност
Појачање је најважнија метрика за антену; мери способност антене да концентрише енергију у одређеном правцу.
Обична сијалица (омнидирекциона антена): омнидирекциона антена равномерно дистрибуира енергију сигнала у свим правцима, баш као стандардна сијалица која осветљава целу просторију. Предност је широка покривеност—можете да примате сигнал без обзира на смер (као што је антена уграђена у ваш мобилни телефон). Недостатак је у томе што је енергија дисперзована, јачина сигнала у било ком појединачном правцу је ниска, што ограничава домет.
Фокусирана батеријска лампа (антена високог појачања): Антена са високим појачањем је попут фокусиране батеријске лампе; жртвује покривеност у другим правцима да би концентрисала огромну већину енергије у веома узак угао. Предност овог поступка је што сигнал постаје изузетно јак у том специфичном правцу, омогућавајући комуникацију на ултра-великим удаљеностима (попут сателитских антена или усмерених антена базних станица).
Резиме: Појачање не ствара сама антена; пре, то је његова способност да прерасподели коначну енергију . Што је појачање веће, то је ширина снопа ужа.
Тајна уштеде енергије: ефикасност зрачења ('Красина која цури')
Кључни показатељ: ефикасност зрачења (ефикасност)
Ефикасност антене мери удео улазне електричне енергије у антену који се заиста претвара у зрачене електромагнетне таласе , уместо да се троши.
Пропусна славина: Када се електрична енергија доводи у антену, метални проводници унутар антене стварају топлоту због отпора или се енергија апсорбује услед губитака материјала. Ово је аналогно цурењу воде из рупе у славини. Ова изгубљена енергија се претвара у топлоту и не доприноси сигналу у ваздуху.
Антена високе ефикасности: Високоефикасна антена значи да је њен 'цевовод' добро дизајниран са минималним губицима, осигуравајући да се скоро сва улазна снага конвертује у ефикасан сигнал. За мобилне уређаје, висока ефикасност је критична јер помаже да се продужи век батерије.
Глатки цевовод: усклађивање импедансе (пристаје „прикључак за воду“)
Кључна метрика: Однос стојећег таласа напона (ВСВР) и подударање импедансе
Да би се омогућило да сигнал несметано тече из кабла (преносног вода) у антену, електричне карактеристике две компоненте на тачки повезивања морају да се „поклапају“—ово се назива усклађивање импедансе.
Неусклађен интерфејс цевовода: Ако улазна импеданса антене не одговара карактеристичној импеданси далековода, то је као да покушавате да повежете велику водоводну цев са малим конектором. Вода (енергија сигнала) ће се рефлектовати назад на интерфејс.
Рефлексија сигнала: Ова рефлектована енергија не само да се губи, већ може и да омета предајник и изазове формирање стојећих таласа на далеководу.
Однос стојећег таласа напона (ВСВР): ВСВР је метрика која се користи за мерење колико добро овај интерфејс „пристаје“. Идеалан ВСВР 1:1 значи савршено подударање (без рефлексије), док већи број (нпр. 3:1 ) указује на већу рефлексију сигнала и већи губитак енергије.
Став руковања: поларизација (договорени „став“)
Кључна метрика: поларизација
Поларизација дефинише правац у коме вектор електричног поља електромагнетног таласа осцилује у простору.
Договорено руковање: Да би антена примила максималну количину енергије сигнала, мора да користи исту или одговарајућу поларизацију као и антена за одашиљање. Ако предајна антена користи вертикалну поларизацију (електрично поље је окомито на тло), а пријемна антена користи хоризонталну поларизацију, то је као да двоје људи пружа руке на различите начине — не могу успешно да се „рукују“.
Губитак неусклађености поларизације: Ова недоследност у поларизацији доводи до озбиљног губитка енергије сигнала, познатог као губитак неусклађености поларизације . Стога, у фиксним комуникационим системима, и предајник и пријемник морају стриктно да калибришу своје смерове поларизације.
Закључак: Најприкладнији је најбољи
Уметност дизајна антене лежи у балансирању ових метрика.
Антене мобилних телефона морају да жртвују добит у замену за свесмерну покривеност, високу ефикасност и добро усклађивање како би се осигурало да можете да упутите позив у било ком положају или на било ком месту.
Сателитске пријемне антене теже изузетно високом појачању и усмерености , користећи моћну „батерију“ да циљају удаљени извор сигнала.
Не постоји апсолутно „најбоља“ антена, само „најпогоднија “ антена. Разумевање ових основних метрика даје вам кључ за процену перформанси било ког бежичног комуникационог система.
