Ar žinote antenos efektyvumą?

Antena yra elektrinis komponentas, reikalingas elektromagnetiniam perdavimui ir priėmimui energijos iš ją supančios erdvės, kad būtų galima užmegzti belaidį ryšį tarp dviejų ar daugiau įrenginių. Pvz., Belaidį ryšį naudojančių prietaisų įvairovė yra didžiulė mobilieji telefonai, bazinės stotys ir belaidžio vietinio tinklo jungtys (WLAN). Nes platus antenas naudojančių prietaisų pasirinkimas, reikalingi ir prieinami kelių tipų antenos. Antenos veikimui paprastai būdingi keli pagrindiniai terminai, tokie kaip antena efektyvumas ir padidėjimas. Šiame straipsnyje pateikiamos šios pagrindinės antenos charakteristikos ir jų apibrėžimai pristatė.

Antenos turi daugybę skirtingų požymių, o reikalingos antenos tipas priklauso nuo daugelio charakteristikos. Vienas pagrindinių požymių yra veikimo dažnis arba dažniai. Kai kurie „mašinų su mašina“ (M2M) antenos gali veikti tik vienoje ISM juostoje, o šiuolaikinės mobiliosios telefonuose ar nešiojamųjų kompiuterių donguose gali būti beveik dešimt veikiančių juostų, kurias visas reikia įdiegti viename įrenginyje. Iš dalies tam tikrų antenų veikimo dažnio pasirinkimas lemia medžiaga, kuri gali būti naudojama antenai gaminti. Medžiagos yra fleksas, keramika, plieno plokštė,FR-4 arba kai kurios vielos medžiagos.

Antenos elemento tipas yra dar vienas svarbus atributas. Norėdami įgyvendinti keletą dažnių juostos viename antenos elemente, dažniausiai naudojamos plokščiosios atvirkštinės F antenos (PIFA), tačiau Monopoliai su parazitiniais elementais taip pat yra gerai žinomi. Šios pagrindinės antenos struktūros kartu su tradicinėmis apverstomis F antenomis (IFA), taip pat gali būti naudojamos keramikinėse antenose. Su naujesniais bevielių technologijų, veikiančių dažnių pasirinkimas plečiasi ir paskirstomas dažnis juostos mažėja, todėl reikia didesnio antenos ploto ir garsumo įrenginyje laikas, kai vartotojai nori, kad daiktai būtų mažesni, ypač nešiojamų ir nešiojamų prietaisų. tai yra antena, kuri patiria didelę naštą dėl dydžio suvaržymo. Todėl fizinis dydis turi įgaunama didesnė svarba kuriant anteną.

Kiti požymiai yra susiję su antenos veikimu, kuri vertinama pagal rezonansą pralaidumas. Antena natūraliai turi aprėpti visus numatomus dažnių diapazonus su pakankamai žema antenos maitinimo prievado varžos atitikimas ir pakankamai aukštas spinduliuotės efektyvumas. Nors rezonanso pralaidumą iš pradžių galima patikrinti naudojant tinklo analizatorių (varžos suderinimas), a prasmingesnis vertinimas atliekamas anechoic kameroje, naudojant pasyvųjį arba aktyvųjį prietaisą gauti tikslų antenos efektyvumo matavimą.

Mokslinių tyrimų ir plėtros proceso metu pasyviems prietaisams atliekami pasyvūs antenos matavimai kai kurios antenos tobulinimo gairės. Tai labai naudinga informacija antenos tyrimų ir plėtros proceso metu, nes tai nukreipia dizainerius link galutinio antenos sprendimo.Pasyvus įtaisas gali būti tam tikras maketo modelis ir neprivalomas, kad jis veiktų kadangi čia siekiama palyginti skirtingus antenos sprendimus. Galutinis prietaisas našumą reikia įvertinti naudojant visiškai veikiantį aktyvųjį įrenginį. Tai parodo, ar anteną veikia kai kurie trukdžiai, kuriuos sukelia pats įrenginys. Bet kokia natūraliai reikia pašalinti problemas. Aktyvių matavimų metu matuojama visa spinduliuotė galia (TRP) ir bendrasis prietaiso izotropinis jautrumas (TIS). Šie skaičiai sujungia antenos veikimas atsižvelgiant į įrenginio radijo galimybes. TRP reikšmė rodo galios lygį prietaiso radijas per anteną gali patekti į aplinkinę erdvę. TIS parodo radijo gebėjimą pajusti gaunamus signalus esant mažam galios lygiui. Šie du svarbūs parametrus nurodo mobiliojo ryšio operatoriai, ir jų reikalavimai turi būti įvykdyti prieš tai į suprojektuotą prietaisą, kuris bus pateiktas į rinką. Įsitikinę, kad antena veikia su pakankamai efektyvus visoje veikimo juostoje ar juostose su aktyviu įrenginiu, užtikrina, kad antena ir visas prietaiso radijas būtų geros kokybės.  

Kai kurie papildomi antenos įvertinimo rodikliai, tokie kaip nuolatinės bangos santykis (SWR), izoliacija tarp antenos elementų ir antenos varža, atitinkanti maitinimo liniją, yra charakteristikos, kurios yra tikrinami tinklo analizatoriumi. Kai kuriais atvejais padidėja (nukreipiamumas) ir antenos poliarizacija yra svarbūs atributai. Jų metriką galima nustatyti begarsėje kameroje.Daugelio radijo ryšio įrenginių antenų elementų izoliacija vaidina labai svarbų vaidmenį, kaip izoliacija tarp antenų turėtų būti kuo aukštesnė. Šiuolaikinėse 4G programose gali apimti kelias antenas, veikiančias tuo pačiu dažnio diapazonu (MIMO), antenos elementų koreliacija turėtų būti kuo mažesnė. Antenos koreliacija gali būti apskaičiuojami naudojant duomenis, surinktus atlikus antenos efektyvumo matavimus. Su mobiliaisiais įrenginiais tiems, kurie naudoja žmogų, nustatomas specifinis absorbcijos greitis (SAR) kurioje vartotojo kūnas sugeria energiją veikdamas elektromagnetinį lauką. SAR
matavimus atlieka įgaliotos bandymų laboratorijos, aprūpintos specialiais prietaisais ir žinių apie šiuos labai kontroliuojamus matavimus. 


Spinduliuotas efektyvumas

Spinduliuotasis efektyvumas yra per anteną spinduliuojamos galios, kaip elektromagnetinės, matas bangos iki antenos gnybtų tiekiamos galios. Jei antena galėtų būti visiškai idealus elektrinis komponentas, visa jo gnybtams tiekiama energija būtų paverčiama spinduliuojančia elektromagnetinė energija, sklindanti į supančią erdvę. Tai įmanoma tik teorija, taigi realiame gyvenime visada prarandama dalis antenos gnybtų tiekiamos energijos. Dėl Pavyzdžiui, antenos elemento ir maitinimo tinklo neatitikimas sukelia galią nuostoliai. Taip pat tikroji antenos medžiaga praranda energiją vien dėl savo prigimties ir sukuria netyčia šiluma. Visi šie nuostoliai lemia situacijas, kai antena iš tikrųjų spinduliuoja efektyvumą operacija visada yra mažesnė nei 100% (lygi 0 dB). Antenos efektyvumas matuojamas nejautri kamera, tiekdama tam tikrą galią antenos padavimo padėkliukams ir išmatuodama stiprumą spinduliuoto elektromagnetinio lauko aplinkoje. Paprastai gera antena, spinduliuoja 50 - 60% jai patiektos energijos (nuo -3 iki -2.2dB).

Antenos efektyvumas yra naudingas ir informatyvus antenos ekonominio efektyvumo matas. Greitai žvilgtelėjęs, antenos galimybė panaudoti energiją, tiekiamą į jungiamuosius padus, gali galima įvertinti ir iš radijo modulio reikalingos galios gali būti nustatyta norint pasiekti tam tikrą veiklos lygį. Antenos efektyvumas neatsižvelgia į radiaciją kryptimi, taigi yra naudinga veiklos metrika mobiliojo telefono efektyvumui matuoti įtaisai, turintys visos krypties spinduliuotės modelį. Mobiliuose įrenginiuose nėra konkrečių pabrėžiama radiacijos kryptis. Kita vertus, jei tariama, kad antena spinduliuos tam tikra kryptimi (ty antena yra suprojektuota taip, kad joje būtų tam tikros direktyvos charakteristikos spinduliuotės modelis), tada antenos padidėjimas yra geresnio našumo rodiklis.

Gali būti, kad antena veiksmingai, tačiau tam tikra kryptimi ar kryptimis radiacijos modelis neturi jokios reikšmės, todėl radiacija ta kryptimi nefiksuojama. 

Įgyti

„Gain“ yra antenos matas, sujungiantis antenos efektyvumą ir jos kryptingumą į vieną figūra. Kryptingumas reiškia, kad antena didesnį efektyvumą spinduliuoja vienu konkrečiu kryptimi į aplinkinę erdvę nei į kitas. Antenos absoliutus stiprinimas yra apibrėžiamas kaip santykis radiacijos intensyvumas tam tikra kryptimi iki radiacijos intensyvumo, kuris būtų gautas, jei antenos priimta galia buvo tolygiai spinduliuojama visomis supančios erdvės kryptimis (ty izotropiškai). Jei nenurodyta konkreti kryptis, naudojama maksimalios spinduliuotės kryptis norint nustatyti prieaugį. Vien tik kryptingumas tam yra gana artimas, tačiau iš tikrųjų jis apibūdina tik antenos kryptinės savybės, todėl ją kontroliuoja tik modelis. Terminas „Antenos padidėjimas“ iš tikrųjų yra šiek tiek klaidinantis, nes antena yra pasyvus komponentas, kuris tai daro
neturi jokių stiprinančiųjų savybių.

Antenos spinduliuotės kryptis kartais kryptingai nukreipiama tam tikra kryptimi. Šie vadinamosios kryptinės antenos dažniausiai naudojamos ne tik bazinėse stotyse, bet ir kai kuriose kitose tokias programas kaip GPS, kur pageidautinos tam tikros kryptinės charakteristikos. Nuo GPS Palydovai yra danguje, o antena turėtų būti spinduliuojanti efektyviausiai viršutinis pusrutulis. Priaugimas matuojamas nejautroje kameroje, tiekiant tam tikrą galią anteną ir tada matuojant skirtingu kampu spinduliuojamo elektromagnetinio lauko stiprį supančios erdvės. Iš šių duomenų nustatoma maksimalios spinduliuotės kryptis. 

Naudojant padidėjimą kaip efektyvumo rodiklį, net kryptinėms antenoms, yra keletas trūkumų. Daugumos mobiliųjų terminalų orientacija į artimiausią bazinę stotį yra atsitiktinumas. Signalas kelis kartus išsisklaido ir atspindi beveik bet kurį pakeliui esantį objektą nuo bazinės stoties iki mobiliojo terminalo. Antenos požiūriu tai reiškia, kad signalas, gaunamas į imtuvą, gali beveik atkeliauti iš bet kurios supančios erdvės krypties ir negalima iš anksto nustatyti optimalios signalo gavimo krypties. Taigi mobiliajame antenos, antenos spinduliuotės schema turėtų būti suprojektuota kiek įmanoma kryžmingesnė, todėl jis vienodai veiksmingas visomis kryptimis. Faktas yra tas, kad antena turi didelę padidėjimo vertę tam tikra kryptimi gali nelabai gerai priimti signalus, gaunamus iš kitų krypčių. 

Santrauka

Priauginimas yra labiausiai paplitęs būdas įvertinti antenos efektyvumą, taigi ir antenos veikimas. Tačiau padidėjimas nereiškia bendro antenos efektyvumo. Tai lemia tik spinduliuotosios galios efektyvumą viena kryptimi vienu metu. Tai nieko nesako apie efektyvumo lygį, kurį pasiekia antena visomis kitomis aplinkinėmis kryptimis antena. Puiku, jei tai yra programa, kuriai reikalingas visas ar didžioji dalis antenos išvesties nukreipti į tam tikrą vietą, o siųstančios antenos vieta yra fiksuota pagarba priimančioms antenoms. Jei, kita vertus, kaip ir daugelyje kitų belaidžių programų įskaitant mobiliųjų telefonų naudojimą, antenos skleidžiamas signalas turi būti vienodas stiprus daugiau nei viena kryptimi, tada padidėjimas yra prasta savybė. Nors našumas gali būti geras, kai signalas nukreiptas į maksimalų našumą, ji gali būti silpna, neegzistuojanti ir (arba) pablogėjusi kitose srityse. Net jei signalas lygus
stipri visomis kryptimis, padidėjimas nėra priemonė tam nustatyti.

Nes vis daugiau programų, kurioms reikalingas ne nukreiptas signalas, yra vis daugiau kaip pageidaujamą bandymo metodą naudoja spinduliuotės efektyvumą. Naudojant spinduliuotę, galima nustatyti, koks yra efektyvumas ir našumas visose anteną supančiose vietose. Tai žinios leidžia inžinieriui įvertinti, ar antena atitiks veikimo parametrus arba jei reikia suprojektuoti anteną, kuri vienodai užtikrintų maksimalų antenos našumą arba keliomis kryptimis, o ne tik viena kryptimi. Antenos spinduliavimo schema turėtų būti kiek įmanoma kryžmingesnė, nes signalo gavimo kampas yra tikėtinas. yra tolygiai paskirstytas visoje erdvėje. 

Palik žinutę 

Žinučių sąrašas