A directividade é un parámetro fundamental da antena.Esta é unha medida de como é o patrón de radiación dunha antena direccional.Unha antena que irradie igual en todas as direccións terá unha directividade igual a 1. (Isto equivale a cero decibelios -0 dB).
A función das coordenadas esféricas pódese escribir como un patrón de radiación normalizado:
[Ecuación 1]
Un patrón de radiación normalizado ten a mesma forma que o patrón de radiación orixinal.O patrón de radiación normalizado redúcese en magnitude de xeito que o valor máximo do patrón de radiación sexa igual a 1. (O maior é a ecuación [1] de "F").Matemáticamente, a fórmula para a direccionalidade (tipo "D") escríbese como:
Isto pode parecer unha ecuación direccional complicada.Non obstante, os patróns de radiación das moléculas son de maior valor.O denominador representa a potencia media irradiada en todas as direccións.A ecuación é entón unha medida da potencia radiada máxima dividida pola media.Isto dá a direccion da antena.
Paradigma direccional
Como exemplo, considere as dúas ecuacións seguintes para o patrón de radiación de dúas antenas.
Antena 1
Antena 2
Estes patróns de radiación están representados na Figura 1. Teña en conta que o modo de radiación é só unha función do ángulo polar theta(θ) O patrón de radiación non é unha función do acimut.(O patrón de radiación azimutal permanece inalterado).O patrón de radiación da primeira antena é menos direccional, entón o patrón de radiación da segunda antena.Polo tanto, esperamos que a directividade sexa menor para a primeira antena.
figura 1. Diagrama de patrón de radiación dunha antena.Ten alta direccionalidade?
Usando a fórmula [1], podemos calcular que a antena ten maior directividade.Para comprobar a súa comprensión, pense na Figura 1 e en que é a direccionalidade.A continuación, determina que antena ten maior directividade sen usar ningunha matemática.
Resultados do cálculo direccional, use a fórmula [1]:
Cálculo da antena direccional 1, 1,273 (1,05 dB).
Cálculo da antena direccional 2, 2,707 (4,32 dB).
O aumento da directividade significa unha antena máis enfocada ou direccional.Isto significa que unha antena de 2 receptores ten 2,707 veces a potencia direccional do seu pico que unha antena omnidireccional.A antena 1 obterá 1.273 veces a potencia dunha antena omnidireccional.As antenas omnidireccionais utilízanse como referencia común aínda que non existan antenas isotrópicas.
As antenas de teléfonos móbiles deberían ter unha baixa directividade porque os sinais poden vir de calquera dirección.Pola contra, as antenas parabólicas teñen unha alta directividade.Unha antena parabólica recibe sinais dunha dirección fixa.Por exemplo, se recibes unha antena de televisión por satélite, a empresa indicarache onde apuntala e a antena recibirá o sinal desexado.
Remataremos cunha lista de tipos de antenas e a súa directividade.Isto darache unha idea de que direccionalidade é común.
Tipo de antena Directividad típica Directividad típica [decibelios] (dB)
Antena dipolo curta 1,5 1,76
Antena dipolo de media onda 1,64 2,15
Parche (antena microstrip) 3.2-6.3 5-8
Antena de trompa 10-100 10-20
Antena parabólica 10-10.000 10-40
Como mostran os datos anteriores, a direccion da antena varía moito.Polo tanto, é importante comprender a directividade ao seleccionar a mellor antena para a súa aplicación específica.Se precisas enviar ou recibir enerxía desde varias direccións nunha mesma dirección, deberías deseñar unha antena con baixa directividade.Exemplos de aplicacións para antenas de baixa directividade inclúen radios de automóbiles, teléfonos móbiles e acceso a Internet sen fíos de ordenadores.Pola contra, se está a facer detección remota ou transferencia de enerxía dirixida, entón será necesaria unha antena altamente direccional.As antenas altamente direccionais maximizarán a transferencia de enerxía desde a dirección desexada e reducirán os sinais de direccións non desexadas.
Supoñamos que queremos unha antena de baixa directividade.Como facemos isto?
A regra xeral da teoría da antena é que necesitas unha antena eléctricamente pequena para producir baixa directividad.É dicir, se usa unha antena cun tamaño total de 0,25 - 0,5 lonxitude de onda, minimizará a directividade.As antenas dipolo de media onda ou as antenas de ranura de media lonxitude de onda normalmente teñen unha directividad inferior a 3 dB.Isto é tan baixo como unha direccionalidade que podes obter na práctica.
En definitiva, non podemos facer antenas máis pequenas que un cuarto de lonxitude de onda sen reducir a eficiencia da antena e o ancho de banda da antena.A eficiencia da antena e o ancho de banda da antena serán discutidos en próximos capítulos.
Para unha antena con alta directividade, necesitaremos antenas de moitos tamaños de lonxitude de onda.Tales como antenas parabólicas e antenas de bucina teñen unha alta directividade.Isto débese en parte a que teñen moitas lonxitudes de onda.
por que é iso?En definitiva, a razón ten que ver coas propiedades da transformada de Fourier.Cando tomas a transformada de Fourier dun pulso curto, obtés un amplo espectro.Esta analoxía non está presente para determinar o patrón de radiación dunha antena.O patrón de radiación pódese considerar como a transformada de Fourier da distribución da corrente ou tensión ao longo da antena.Polo tanto, as antenas pequenas teñen patróns de radiación amplos (e baixa directividade).Antenas con gran distribución uniforme de tensión ou corrente. Patróns moi direccionais (e alta directividade).
E-mail:info@rf-miso.com
Teléfono: 0086-028-82695327
Páxina web: www.rf-miso.com
Hora de publicación: 07-nov-2023
