Directiviteit is een fundamentele antenneparameter.Dit is een maatstaf voor hoe het stralingspatroon van een richtantenne is.Een antenne die in alle richtingen gelijkmatig straalt, heeft een richtingsgevoeligheid gelijk aan 1. (Dit komt overeen met nul decibel -0 dB).
De functie van bolcoördinaten kan worden geschreven als een genormaliseerd stralingspatroon:
[Vergelijking 1]
Een genormaliseerd stralingspatroon heeft dezelfde vorm als het oorspronkelijke stralingspatroon.Het genormaliseerde stralingspatroon wordt zodanig in omvang verminderd dat de maximale waarde van het stralingspatroon gelijk is aan 1. (De grootste is vergelijking [1] van "F").Wiskundig gezien wordt de formule voor directionaliteit (type "D") geschreven als:
Dit lijkt misschien een ingewikkelde richtingsvergelijking.De stralingspatronen van moleculen zijn echter van de grootste waarde.De noemer vertegenwoordigt het gemiddelde vermogen dat in alle richtingen wordt uitgestraald.De vergelijking is dan een maatstaf voor het uitgestraalde piekvermogen gedeeld door het gemiddelde.Dit geeft de richtingsgevoeligheid van de antenne.
Directioneel paradigma
Beschouw als voorbeeld de volgende twee vergelijkingen voor het stralingspatroon van twee antennes.
Antenne 1
Antenne 2
Deze stralingspatronen zijn uitgezet in Figuur 1. Houd er rekening mee dat de stralingsmodus alleen een functie is van de polaire hoek theta(θ). Het stralingspatroon is geen functie van de azimut.(Het azimutale stralingspatroon blijft ongewijzigd).Het stralingspatroon van de eerste antenne is minder directioneel dan het stralingspatroon van de tweede antenne.Daarom verwachten we dat de directiviteit voor de eerste antenne lager zal zijn.
figuur 1. Stralingspatroondiagram van een antenne.Heeft een hoge directionaliteit?
Met behulp van formule [1] kunnen we berekenen dat de antenne een hogere richtingsgevoeligheid heeft.Denk, om te controleren of je het begrijpt, eens na over figuur 1 en wat directionaliteit is.Bepaal vervolgens welke antenne een hogere richtingsgevoeligheid heeft zonder enige wiskunde te gebruiken.
Directionele berekeningsresultaten, gebruik formule [1]:
Directionele antenne 1 berekening, 1,273 (1,05 dB).
Berekening directionele antenne 2, 2,707 (4,32 dB).
Verhoogde directiviteit betekent een meer gefocuste of directionele antenne.Dit betekent dat een 2-ontvangstantenne 2,707 keer het richtingsvermogen van zijn piek heeft dan een omnidirectionele antenne.Antenne 1 krijgt 1,273 maal het vermogen van een omnidirectionele antenne.Omnidirectionele antennes worden als gemeenschappelijke referentie gebruikt, ook al bestaan er geen isotrope antennes.
Antennes voor mobiele telefoons moeten een lage richtingsgevoeligheid hebben, omdat signalen uit elke richting kunnen komen.Satellietschotels hebben daarentegen een hoge directiviteit.Een satellietschotel ontvangt signalen uit een vaste richting.Als u bijvoorbeeld een schotelantenne voor satelliettelevisie aanschaft, zal het bedrijf u vertellen waar u deze op moet richten en zal de schotel het gewenste signaal ontvangen.
We eindigen met een lijst met antennetypen en hun richtingsgevoeligheid.Dit geeft je een idee van wat directionaliteit gebruikelijk is.
Antennetype Typische richtingsgevoeligheid Typische richtingsgevoeligheid [decibel] (dB)
Korte dipoolantenne 1,5 1,76
Halve golf dipoolantenne 1,64 2,15
Patch (microstrip-antenne) 3,2-6,3 5-8
Hoornantenne 10-100 10-20
Schotelantenne 10-10.000 10-40
Zoals uit de bovenstaande gegevens blijkt, varieert de richting van de antenne sterk.Daarom is het belangrijk om de richtingsgevoeligheid te begrijpen bij het selecteren van de beste antenne voor uw specifieke toepassing.Als u energie vanuit meerdere richtingen in één richting moet verzenden of ontvangen, moet u een antenne ontwerpen met een lage richtingsgevoeligheid.Voorbeelden van toepassingen voor antennes met een lage directiviteit zijn onder meer autoradio's, mobiele telefoons en draadloze computerinternettoegang.Omgekeerd, als u teledetectie of gerichte stroomoverdracht uitvoert, is een sterk gerichte antenne vereist.Sterk gerichte antennes maximaliseren de overdracht van vermogen vanuit de gewenste richting en verminderen signalen uit ongewenste richtingen.
Stel dat we een antenne met lage directiviteit willen.Hoe doen we dit?
De algemene regel van de antennetheorie is dat je een elektrisch kleine antenne nodig hebt om een lage gerichtheid te produceren.Dat wil zeggen, als u een antenne gebruikt met een totale grootte van 0,25 - 0,5 golflengte, minimaliseert u de richtingsgevoeligheid.Dipoolantennes met halve golflengte of slotantennes met halve golflengte hebben doorgaans een directiviteit van minder dan 3 dB.Dit is zo laag als een directionaliteit die u in de praktijk kunt krijgen.
Uiteindelijk kunnen we geen antennes maken die kleiner zijn dan een kwart golflengte zonder de efficiëntie van de antenne en de bandbreedte van de antenne te verminderen.Antenne-efficiëntie en antennebandbreedte zullen in toekomstige hoofdstukken worden besproken.
Voor een antenne met een hoge gerichtheid hebben we antennes met vele golflengtegroottes nodig.Zoals satellietschotelantennes en hoornantennes hebben ze een hoge richtingsgevoeligheid.Dit komt deels doordat ze vele golflengten lang zijn.
waarom is dat?Uiteindelijk heeft de reden te maken met de eigenschappen van de Fourier-transformatie.Als je de Fourier-transformatie van een korte puls neemt, krijg je een breed spectrum.Deze analogie is niet aanwezig bij het bepalen van het stralingspatroon van een antenne.Het stralingspatroon kan worden gezien als de Fourier-transformatie van de verdeling van stroom of spanning langs de antenne.Daarom hebben kleine antennes brede stralingspatronen (en een lage gerichtheid).Antennes met een grote uniforme spannings- of stroomverdeling. Zeer directionele patronen (en hoge gerichtheid).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefoon: 0086-028-82695327
Website: www.rf-miso.com
Posttijd: 07-nov-2023
