Dit hoofdstuk introduceert de fundamentele parameters van draadloze communicatie, met als doel een beter begrip te bieden van de rol van antennes in communicatiesystemen. Draadloze communicatie vindt plaats in de vorm van elektromagnetische golven, waardoor het essentieel is om de voortplantingseigenschappen van golven te begrijpen.
In dit hoofdstuk bespreken we de volgende parameters:
•Frequentie
•Golflengte
•Impedantieaanpassing
• VSWR en gereflecteerd vermogen
• Bandbreedte
•Percentage bandbreedte
•Stralingsintensiteit
Laten we ze nu eens nader bekijken.
Frequentie:
Volgens de standaarddefinitie is frequentie het aantal herhalingen van een golf per tijdseenheid. Simpel gezegd beschrijft frequentie hoe vaak een gebeurtenis plaatsvindt. Een periodieke golf herhaalt zich elke T seconden (één periode), en de frequentie ervan is het omgekeerde van de periode T.
Mathematisch gezien ziet het er als volgt uit:
$$f = \frac{1}{T}$$
•F staat voor de frequentie van een periodieke golf, terwijl
•T is de tijd die nodig is om één volledige cyclus te voltooien.
De frequentie wordt gemeten in hertz, afgekort als Hz.
De bovenstaande afbeelding illustreert een sinusgolf, waarbij de spanning (in mV) is uitgezet als functie van de tijd (in ms). Deze golfvorm herhaalt zich elke 2t milliseconden; daarom is de periode T = 2t ms en de frequentie f = 1/(2t) kHz.
Golflengte:
Volgens de standaarddefinitie wordt de afstand tussen twee opeenvolgende pieken of twee opeenvolgende dalen de golflengte genoemd.
Simpel gezegd is de golflengte de afstand tussen twee aangrenzende positieve pieken of twee aangrenzende negatieve pieken. De onderstaande afbeelding toont een periodieke golfvorm, met de golflengte (λ) en amplitude aangegeven. Hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte, en omgekeerd.
De formule voor golflengte is:
$$\lambda = \frac{c}{f}$$
•λ staat voor de golflengte
•C is de lichtsnelheid (3 × 10⁸ meter per seconde)
•F is de frequentie
De golflengte λ wordt uitgedrukt in lengte-eenheden, zoals meters, voeten of inches. De meest gebruikte eenheid is de meter.
Impedantieaanpassing:
Volgens de standaarddefinitie is er sprake van impedantieaanpassing wanneer de impedantie van de zender ongeveer gelijk is aan de impedantie van de ontvanger.
Impedantieaanpassing is vereist tussen de antenne en het circuit. De impedanties van de antenne, de transmissielijn en het circuit moeten op elkaar afgestemd zijn om een maximale vermogensoverdracht tussen de antenne en de ontvanger of zender te bereiken.
De noodzaak van een goede match
Resonante apparaten kunnen een optimale output leveren binnen bepaalde smalbandige frequenties. Als resonant apparaat kan een antenne betere outputprestaties bereiken wanneer de impedantie correct is afgestemd.
•Wanneer de impedantie van de antenne overeenkomt met de impedantie van de vrije ruimte, wordt het door de antenne uitgestraalde vermogen effectief overgedragen.
•Voor een ontvangstantenne moet de uitgangsimpedantie overeenkomen met de ingangsimpedantie van het ontvangstversterkercircuit.
•Voor een zendantenne moet de ingangsimpedantie overeenkomen met de uitgangsimpedantie van de zendversterker en de karakteristieke impedantie van de transmissielijn.
Impedantie wordt gemeten in ohm, aangeduid met het symbool Z.
VSWR en gereflecteerd vermogen:
Volgens de standaarddefinitie wordt de verhouding tussen de maximale en de minimale spanning in een staande golf de spanningsstaande golfverhouding (VSWR) genoemd.
Wanneer de impedanties van de antenne, de transmissielijn en het circuit niet op elkaar zijn afgestemd, kan het vermogen niet effectief worden uitgestraald; in plaats daarvan wordt een deel van het vermogen teruggekaatst.
De belangrijkste kenmerken zijn —
•De parameter die de mate van impedantie-mismatch aangeeft, wordt de spanningsstaande golfverhouding (VSWR) genoemd.
•VSWR staat voor Voltage Standing Wave Ratio en wordt ook wel afgekort tot SWR.
•Hoe groter de impedantie-mismatch, hoe hoger de VSWR-waarde
•Voor een effectieve straling is de ideale VSWR-waarde 1:1.
•Gereflecteerd vermogen verwijst naar het deel van het voorwaartse vermogen dat verloren gaat. Gereflecteerd vermogen en VSWR beschrijven in wezen hetzelfde fysische fenomeen vanuit verschillende perspectieven.
Bandbreedte:
Volgens de standaarddefinitie wordt de frequentieband binnen een bepaald golflengtebereik, toegewezen aan een specifieke communicatie, bandbreedte genoemd.
Wanneer een signaal wordt verzonden of ontvangen, werkt het binnen een bepaald frequentiebereik. Dit specifieke frequentiebereik wordt aan een bepaald signaal toegewezen om interferentie van andere signalen tijdens de transmissie te voorkomen.
•Bandbreedte verwijst naar het frequentiebereik tussen de hoge en lage frequentiegrenzen van een signaaloverdracht.
•Zodra bandbreedte is toegewezen, kan deze niet meer door anderen worden gebruikt.
•Het gehele spectrum is verdeeld in bandbreedtesegmenten, die elk aan verschillende zenders zijn toegewezen.
De bandbreedte die we zojuist hebben besproken, wordt ook wel absolute bandbreedte genoemd.
Bandbreedte in procenten:
Volgens de standaarddefinitie wordt de verhouding tussen de absolute bandbreedte en de middenfrequentie ervan het percentage bandbreedte genoemd.
De frequentie binnen een band waarbij de signaalsterkte maximaal is, wordt de resonantiefrequentie genoemd, ook wel de middenfrequentie van de band, aangeduid met fC.
•De hogere en lagere frequenties van de band worden respectievelijk aangeduid als fH en fL.
•De absolute bandbreedte wordt gegeven door fH − fL
•Om de breedte van een frequentieband te bepalen, is het nodig om de fractionele bandbreedte of het percentage bandbreedte te berekenen.
De bandbreedte in procenten wordt berekend om inzicht te krijgen in het bereik van frequentievariaties dat een component of systeem aankan.
•fH duidt de hogere frequentie aan
•fL duidt de lagere frequentie aan
• fc staat voor de middenfrequentie
Hoe hoger het percentage bandbreedte, hoe breder de kanaalbandbreedte.
Stralingsintensiteit:
De stralingsintensiteit wordt gedefinieerd als het uitgestraalde vermogen per eenheid ruimtehoek.
Een antenne straalt in bepaalde richtingen intensiever uit, en die richtingen komen overeen met de maximale stralingsintensiteit. Het maximaal mogelijke bereik van de straling wordt bepaald door de stralingsintensiteit.
Wiskundige uitdrukking
De stralingsintensiteit wordt verkregen door de uitgestraalde vermogensdichtheid te vermenigvuldigen met het kwadraat van de radiale afstand:
Waarbij U de stralingsintensiteit is, r de radiale afstand en (Wrad) de uitgestraalde vermogensdichtheid.
•U staat voor de stralingsintensiteit
•r staat voor de radiale afstand
•Wrad staat voor de uitgestraalde vermogensdichtheid
Bovenstaande vergelijking geeft de stralingsintensiteit van de antenne weer. De radiale afstand wordt soms aangeduid met het symbool Φ.
De eenheid van stralingsintensiteit is watt per steradiaan (W/sr), of watt per vierkante radiaal (W/rad²).
Ga voor meer informatie over antennes naar:
Geplaatst op: 26 maart 2026
