Katika eneo kubwa la mawasiliano ya waya, antenna, kama sehemu muhimu ya muhimu, hutumika kama daraja linalounganisha ulimwengu wa habari. Utendaji wake unaamuru moja kwa moja ubora wa mawasiliano. Viashiria vitatu vya msingi vya faida ya antenna, polarization, na bandwidth ni ya kushangaza kwa kona za daraja, ikisisitiza utendaji wa antenna. Uelewa mkubwa wa viashiria hivi vitatu ni muhimu kwa kuongeza mifumo ya mawasiliano ya waya na kuongeza ubora wa usambazaji wa ishara na mapokezi. Hapo chini, tunaangazia kila moja ya viashiria hivi muhimu mfululizo.
I. Antenna faida: 'Kuzingatia utaratibu ' kwa mkusanyiko wa ishara
(1) Ufafanuzi na uhusiano wa faida
Faida ya antenna ni metric muhimu iliyoajiriwa kwa kiwango cha kawaida ambayo antenna huzingatia na kuangaza nguvu ya pembejeo. Kwa mtazamo wa mawasiliano, inaonyesha ufanisi wa antenna katika kutoa ishara ndani ya mwelekeo fulani. Katika hali nzuri, radiator ya isotropiki iliyo na usambazaji wa nguvu ya sare huangaza nishati katika nafasi. Kwa radiator kama hiyo, faida hufafanuliwa kama 1, sawa na 0DB wakati imeonyeshwa katika decibels. Walakini, antennas za vitendo, kupitia miundo iliyoandaliwa kwa uangalifu, hutoka kutoka kwa muundo huu wa mionzi, kuweka kimkakati kwa nishati kwa mionzi katika mwelekeo maalum, na hivyo kufikia faida bora kuliko ile ya antenna bora ya chanzo.
Kimsingi, faida ya antenna ni uwiano wa mraba wa nguvu ya shamba inayotokana na antenna halisi kwa ile inayozalishwa na kitu bora cha kuangaza katika hatua hiyo hiyo ya anga, ikipewa nguvu sawa ya pembejeo, yaani, uwiano wa nguvu. Kwa mfano, kutoa ishara ya kiwango fulani katika hatua ya anga, chanzo bora cha mionzi kinaweza kuhitaji nguvu ya pembejeo ya 126W. Wakati wa kutumia antenna na faida ya 18DBD, mahesabu yanaonyesha kuwa 2W tu ya nguvu ya pembejeo inatosha kupata matokeo sawa. Hii inaonyesha wazi athari ya 'amplization-kama ' ya faida ya antenna kwenye ishara. Kwa kweli, hii 'amplization ' haihusiani na ongezeko halisi la nguvu ya ishara, kama katika mizunguko inayofanya kazi, lakini badala ya ugawaji mzuri wa mwelekeo wa nishati.
(2) Njia za hesabu za faida
Mkusanyiko wa faida halisi ya antenna sio mchakato wa hesabu moja kwa moja; Ni bidhaa ya mgawo wa kuelekeza na ufanisi wa antenna. Mgawo wa kuelekeza unaonyesha uwiano wa kiwango cha mionzi ya antenna katika mwelekeo wake wa mionzi kwa kiwango cha wastani cha mionzi ya antenna bora ya chanzo, ikionyesha uwezo wa antenna kuzingatia nishati katika mwelekeo fulani. Ufanisi wa antenna husababisha upotezaji wa nishati usioweza kuepukika wakati wa ubadilishaji wa nguvu ya pembejeo kwa nguvu ya radi, kama vile upotezaji wa mafuta unaotokana na mali ya nyenzo za antenna.
Aina tofauti za antenna huajiri mbinu tofauti za kupata hesabu. Kwa antenna ya kawaida ya parabolic, faida inaweza kukadiriwa kwa kutumia formula G (DBI) = 10lg {4.5 × (d/λ0) ²}, ambapo D inaashiria kipenyo cha tafakari ya parabolic, λ0 ndio wimbi kuu la kufanya kazi, na 4.5 ni data ya nguvu inayotokana na uchunguzi wa vitendo. Faida ya antenna ya wima ya wima inaweza kukadiriwa kupitia G (DBI) = 10lg {2l/λ0}, na L inawakilisha urefu wa antenna. Kwa kuongeza, faida inaweza kuhesabiwa kulingana na nusu-nguvu (3db) boriti katika ndege mbili kuu (E-ndege na H-ndege) kwa kutumia formula G (dBi) = 10lg {32000/(2θ3db, e × 2θ3db, h)}, ambapo 2θ3db, e na 2θ, HEMIDW, HEVIDW, HEVIDW, HERMIDS 3DB, HEVIDW, HEVIDB, HEVIDY 3 pia data ya nguvu.
(3) Matumizi ya vitendo ya faida
Katika hali za mawasiliano ya muda mrefu, antennas zenye faida kubwa, sawa na vyombo vya usahihi, zina jukumu muhimu. Chukua mawasiliano ya satelaiti: Umbali mkubwa kati ya satelaiti na vituo vya ardhi husababisha athari kubwa wakati wa maambukizi. Hapa, antennas zenye faida kubwa zinaweza kuzingatia sana nishati ya ishara, kuiwezesha kupita umbali mkubwa wa anga na kufikia kwa usahihi mpokeaji wa lengo. Katika mawasiliano ya microwave relay, antennas zenye faida kubwa huhakikisha kuwa ishara zinahifadhi nguvu za kutosha kwenye njia ndefu ya maambukizi, kuwezesha viungo vya mawasiliano vya kuaminika na vya kuaminika.
Kinyume chake, katika mazingira mafupi ya mawasiliano kama vile chanjo ya ndani ya waya, hali hutofautiana. Mpangilio tata wa ndani unahitaji usambazaji wa ishara sawa kwa pande nyingi ili kuhudumia watumiaji katika maeneo anuwai. Kwa hivyo, faida ya chini, antennas za omnidirectional hutumiwa sana. Antennas hizi hufanya kazi kama wasambazaji wa ishara; Ingawa nguvu ya ishara katika mwelekeo wowote mmoja ni ya kawaida, inaweza kuangaza ishara kwa njia ya ndani ndani ya safu iliyoainishwa, kutoa chanjo ya ishara sawa kwa watumiaji wa ndani.
Ii. Polarization ya antenna: 'mwelekeo wa anga ' ya mawimbi ya umeme
(1) Ufafanuzi na kiini cha polarization
Polarization ni idadi ya mwili ambayo inaelezea kwa usahihi mwelekeo wa anga wa vector ya uwanja wa umeme wa mawimbi ya umeme, ikifunua sana sheria ya tofauti ya muda ya mwelekeo wa uwanja wa umeme wa mawimbi yaliyoangaziwa na antenna. Kwa mtazamo wa microscopic, polarization inaonyesha hali ya mzunguko na tabia ya mwelekeo wa vector ya uwanja wa umeme katika nafasi, mali ambayo ina ushawishi mkubwa juu ya maambukizi ya ishara ya antenna na uwezo wa mapokezi.
(2) Uchambuzi wa aina za polarization
Polarization ya antenna inajumuisha aina tatu za msingi: polarization ya mstari, polarization ya mviringo, na polarization ya elliptical. Polarization ya mstari imegawanywa zaidi katika usawa na wima polarization. Wimbi la polarized wima lina mwelekeo wake wa uwanja wa umeme perpendicular hadi ardhini, wakati wimbi la polarized usawa lina mwelekeo wa uwanja wa umeme sambamba na ardhi. Kwa kuongeza, polarizations saa 45 ° hadi ardhini, kama +45 ° au -45 °, huanguka chini ya kitengo cha upatanishi wa mstari. Polarization ya mviringo imeainishwa katika polarization ya mviringo ya mkono wa kushoto na polarization ya mkono wa kulia kulingana na mwelekeo wa mzunguko wa vector ya uwanja wa umeme, ambayo trajectory ya anga ni mviringo. Polarization ya Elliptical ni fomu ya jumla zaidi, inachanganya sifa za upatanishi wa mstari na mviringo, na vector ya uwanja wa umeme ikifuatilia njia ya mviringo katika nafasi. Polarizations zote mbili za mviringo na za mstari zinaweza kuzingatiwa kama kesi maalum za polarization ya mviringo chini ya hali maalum.
(3) Mifano ya maombi ya polarization katika nyanja mbali mbali
Katika utangazaji wa redio na televisheni, polarization ya wima hupitishwa mara kwa mara ili kuhakikisha chanjo ya ishara ya eneo pana. Hii ni kwa sababu mawimbi ya polarized kwa wima hayapatikani kwa kutafakari kwa ardhi na athari za kuzidisha wakati wa kueneza, kuwezesha maambukizi ya ishara thabiti.
Kituo cha mawasiliano cha msingi wa kituo cha antennas hutumia polarization ya usawa au ± 45 ° msalaba-polarization. Polarization ya usawa inatoa faida katika kupunguza uingiliaji wa chaneli, wakati ± 45 ° kuvuka-polarization bora kwa mazingira magumu na yenye nguvu ya mawasiliano ya simu, kuongeza uwezo wa kupokea ishara kutoka kwa mwelekeo tofauti na kuboresha kuegemea na uwezo wa mfumo wa mawasiliano.
Katika mawasiliano ya satelaiti, antennas zilizo na mviringo hupendelea. Kwa sababu ya tabia inayoendelea ya satelaiti katika nafasi na kuingiliwa kutoka kwa mambo kadhaa magumu wakati wa uenezaji wa ishara, antennas zilizo na mviringo zinaweza kupunguza upotezaji wa ishara unaosababishwa na uporaji wa polarization, kuhakikisha mawasiliano yasiyokuwa na usawa kati ya satelaiti na vituo vya ardhini.
Katika mifumo ya RFID, antennas zilizo na mviringo pia ni muhimu. Wanawezesha utambulisho mzuri wa vitambulisho katika mwelekeo tofauti, kuongeza kwa kiasi kikubwa utambuzi wa mfumo na usahihi, na kutoa msaada thabiti kwa hali nyingi za matumizi kama usimamizi wa vifaa na mifumo ya udhibiti wa ufikiaji.
III. Antenna bandwidth: 'masafa ya frequency ' kwa operesheni bora
(1) Ufafanuzi wa bandwidth
Bandwidth ya antenna inahusu masafa ya masafa ambayo antenna inaweza kufanya kazi vizuri. Ndani ya anuwai hii, antenna hukutana na vigezo vya utendaji vilivyoainishwa, pamoja na faida, uwiano wa wimbi la kusimama, na sifa za polarization. Inatumika kama bendi ya frequency ambapo ishara za masafa tofauti zinaweza kupitishwa na kupokelewa, na antenna kuhakikisha mazingira mazuri ya michakato hii.
(2) Tofauti ya aina za bandwidth
Ufafanuzi wa kawaida wa bandwidth ya antenna ni pamoja na bandwidth kabisa na bandwidth ya jamaa. Bandwidth kabisa ni tofauti kati ya mipaka ya juu na ya chini ya masafa ya antenna ya kufanya kazi, na vitengo kama Hertz (Hz), Kilohertz (KHz), au Megahertz (MHz). Kwa mfano, antenna inayofanya kazi kutoka 1GHz hadi 2GHz ina bandwidth kabisa ya 1GHz. Bandwidth ya jamaa ni uwiano wa bandwidth kabisa kwa mzunguko wa kituo, kawaida huonyeshwa kama asilimia. Frequency ya kituo inaweza kuhesabiwa kwa kutumia maana ya hesabu, fCenter = (FMAX + FMIN)/2, au maana ya jiometri, ambayo imeenea zaidi kwenye kiwango cha logarithmic, fCenter = SQRT (FMAX⋅FMIN). Bandwidth ya jamaa pia inaweza kuhesabiwa kama bwrel = 2*(fmax - fmin)/(fmax + fmin) × 100%. Kwa ujumla, antennas nyembamba zina bandwidth ya chini ya 5%, antennas wideband kutoka 5%hadi 25%, na antennas za upana wa hali ya juu zinazidi 25%.
(3) Mahitaji ya matumizi ya bandwidth katika hali tofauti
Antennas za Narrowband, kwa sababu ya uteuzi wao wa mzunguko wa nguvu, wameajiriwa katika mifumo ya mawasiliano inayohitaji usahihi wa masafa ya juu. Kwa mfano, katika maambukizi ya redio na televisheni, ambapo masafa ya kufanya kazi yamewekwa sawa, antennas nyembamba hutoa maambukizi ya ishara thabiti kwa masafa maalum, epuka kuingiliwa kutoka kwa ishara zingine za frequency. Mifumo maalum ya mawasiliano ya waya, kama ile katika vikoa fulani vya udhibiti wa viwandani na mahitaji madhubuti ya utulivu wa frequency na kinga ya kuingilia, pia hufaidika na antennas nyembamba.
Antennas wideband zinafaa kwa hali ngumu za mawasiliano zinazohitaji chanjo ya bendi nyingi za masafa. Katika vituo vya msingi wa mawasiliano ya rununu, teknolojia ya mawasiliano inayoibuka inahitajika msaada kwa usambazaji wa ishara za bendi nyingi ili kukidhi mahitaji tofauti ya watumiaji na huduma. Antennas za wideband zinadumisha utendaji wa kuridhisha katika masafa mapana, kuhakikisha mawasiliano bora kati ya vituo vya msingi na vifaa anuwai vya terminal. Vivyo hivyo, mitandao ya eneo isiyo na waya (WLAN) hutegemea antennas pana ili kubeba vifaa visivyo na waya vya viwango tofauti na bendi za masafa, na kuwapa watumiaji kuunganishwa kwa kasi na kwa kasi ya mtandao.
Antennas za upana wa upana huchukua jukumu la kipekee katika kugundua rada. Bandwidth yao pana sana hutoa uwezo wa kugundua lengo la juu, kuwezesha utambulisho sahihi wa msimamo wa lengo, sura, na hali ya mwendo. Katika mawasiliano ya kasi ya kasi ya juu, kama vile usambazaji wa data ya kasi ya ndani, antennas za upanaji huo huongeza upelekaji wao mkubwa ili kufikia viwango vya data vya gigabits kadhaa kwa sekunde, kukidhi mahitaji ya maambukizi ya data ya kasi kubwa.
Iv. Maingiliano na kuzingatia kamili ya viashiria vitatu
Viashiria vitatu muhimu vya faida ya antenna, polarization, na bandwidth hazitengwa; Zina uhusiano na zina nguvu. Ubunifu wa antenna mara nyingi unahitaji biashara ya uangalifu na utaftaji kati ya viashiria hivi.
Kuongeza faida ya antenna kawaida hujumuisha kupunguza boriti ya mionzi. Wakati hii inakuza nguvu ya ishara katika mwelekeo maalum, wakati huo huo hupunguza bandwidth. Hii ni kwa sababu kupunguza boriti hubadilisha majibu ya antenna kwa ishara za masafa tofauti, ikipunguza safu bora ya frequency ya kufanya kazi.
Tabia za polarization pia huathiri bandwidth ya antenna na kupata utendaji. Antennas zilizo na njia tofauti za polarization zinaonyesha usambazaji tofauti wa anga na muundo wa vector ya uwanja wa umeme wakati wa mionzi ya ishara na mapokezi, na kusababisha tofauti katika uwezo wao wa kuunganisha na ishara za masafa tofauti. Kwa mfano, antenna iliyo na mviringo inayoweza kuonyesha utendaji bora ndani ya safu fulani za frequency lakini uzoefu wa kupata uharibifu kwa wengine kwa sababu ya sababu kama upotoshaji wa polarization, na hivyo kuathiri utendaji wa bandwidth.
Katika matumizi ya vitendo, uzingatiaji kamili wa viashiria hivi vitatu ni muhimu kulingana na mahitaji maalum ya mawasiliano na hali wakati wa kuchagua au kubuni antenna inayofaa. Kwa mfano, katika mradi wa mawasiliano wa mlima na mahitaji makubwa juu ya safu ya chanjo ya ishara, mwelekeo, na vizuizi vikali vya bendi ya frequency, antenna ya juu, nyembamba na hali ya polarization inayofaa kwa eneo la mlima inaweza kuhitajika ili kuhakikisha kuwa alama za eneo tata na kufunika eneo linalokusudiwa. Katika mazingira makubwa ya mawasiliano ya ndani ya duka, ambayo inahitaji kusaidia vifaa vingi vya waya na ina mahitaji ya juu ya bandwidth ya ishara na umoja wa chanjo, upanaji wa chini, antenna ya chini na hali ya polarization inayoweza kubadilika kwa tafakari ngumu za ndani zinafaa zaidi, kutoa huduma za mtandao wa wireless zenye kasi na za kasi kwa wateja.
Kwa muhtasari, uelewa kamili wa viashiria vitatu muhimu vya faida ya antenna, polarization, na bandwidth, pamoja na maingiliano yao, ndio msingi wa kufikia mawasiliano bora na ya kuaminika ya waya. Kupitia tu utaftaji wa busara na usanidi wa viashiria hivi kulingana na mahitaji maalum katika matumizi ya vitendo ndio antennas kutoa utendaji mzuri, kutoa msingi madhubuti wa maendeleo ya mawasiliano ya waya.
