جهت دهی یک پارامتر اساسی آنتن است. این معیاری از چگونگی الگوی تشعشع یک آنتن جهت دار است. آنتنی که در همه جهات به طور مساوی تابش می کند، جهتی برابر با 1 خواهد داشت. (این معادل صفر دسی بل -0 دسی بل است).
تابع مختصات کروی را می توان به عنوان یک الگوی تابش نرمال شده نوشت:
[معادله 1]
یک الگوی تابش نرمال شده همان شکل الگوی تابش اصلی را دارد. الگوی تابش نرمال شده به اندازه ای کاهش می یابد که حداکثر مقدار الگوی تابش برابر با 1 باشد. (بزرگترین معادله [1] از "F" است). از نظر ریاضی، فرمول جهت (نوع "D") به صورت زیر نوشته می شود:
این ممکن است مانند یک معادله جهتی پیچیده به نظر برسد. با این حال، الگوهای تشعشعی مولکول ها بیشترین ارزش را دارند. مخرج نشان دهنده میانگین توان تابش شده در همه جهات است. سپس معادله اندازه گیری قدرت تابشی اوج تقسیم بر میانگین است. این باعث هدایت آنتن می شود.
پارادایم جهت دار
به عنوان مثال، دو معادله بعدی را برای الگوی تابش دو آنتن در نظر بگیرید.
آنتن 1
آنتن 2
این الگوهای تابشی در شکل 1 ترسیم شده اند. لطفاً توجه داشته باشید که حالت تابش فقط تابعی از زاویه قطبی تتا(θ) است. الگوی تابش تابعی از آزیموت نیست. (الگوی تابش آزیموتال بدون تغییر باقی می ماند). الگوی تابش آنتن اول کمتر جهت دار است، سپس الگوی تابش آنتن دوم. بنابراین انتظار داریم جهت آنتن اول کمتر باشد.
شکل 1. نمودار الگوی تشعشع یک آنتن. جهت گیری بالایی دارد؟
با استفاده از فرمول [1] می توان محاسبه کرد که آنتن جهت دهی بالاتری دارد. برای بررسی درک خود، در مورد شکل 1 و جهت دار بودن فکر کنید. سپس بدون استفاده از ریاضی مشخص کنید کدام آنتن جهت دهی بالاتری دارد.
نتایج محاسبه جهت، از فرمول [1] استفاده کنید:
محاسبه آنتن جهت 1، 1.273 (1.05 دسی بل).
محاسبه آنتن جهتی 2، 2.707 (4.32 دسی بل).
افزایش جهت دهی به معنای آنتن متمرکزتر یا جهت دارتر است. این بدان معناست که یک آنتن گیرنده 2 دارای 2.707 برابر قدرت جهت دهی اوج خود نسبت به یک آنتن همه جهته است. آنتن 1 1.273 برابر قدرت آنتن همه جانبه خواهد داشت. آنتن های همه جهته به عنوان یک مرجع رایج استفاده می شوند حتی اگر آنتن ایزوتروپیک وجود نداشته باشد.
آنتن های تلفن همراه باید جهت دهی پایینی داشته باشند زیرا سیگنال ها می توانند از هر جهتی بیایند. در مقابل، دیش های ماهواره دارای جهت دهی بالایی هستند. یک بشقاب ماهواره ای سیگنال ها را از یک جهت ثابت دریافت می کند. به عنوان مثال، اگر یک بشقاب تلویزیون ماهواره ای دریافت کنید، شرکت به شما می گوید که آن را کجا قرار دهید و دیش سیگنال مورد نظر را دریافت می کند.
ما با لیستی از انواع آنتن ها و جهت دهی آنها به پایان خواهیم رسید. این به شما ایده می دهد که چه جهتی رایج است.
نوع آنتن جهت گیری معمولی جهت گیری معمولی [دسی بل] (dB)
آنتن دوقطبی کوتاه 1.5 1.76
آنتن دوقطبی نیمه موج 1.64 2.15
پچ (آنتن میکرواستریپ) 3.2-6.3 5-8
آنتن شاخ 10-100 10-20
آنتن دیش 10-10000 10-40
همانطور که داده های بالا نشان می دهد جهت آنتن بسیار متفاوت است. بنابراین، مهم است که هنگام انتخاب بهترین آنتن برای برنامه خاص خود، میزان هدایت را درک کنید. اگر نیاز به ارسال یا دریافت انرژی از چندین جهت در یک جهت دارید، باید آنتنی با جهت دهی کم طراحی کنید. نمونه هایی از برنامه های کاربردی برای آنتن های با جهت دهی پایین عبارتند از رادیو ماشین، تلفن های همراه و دسترسی به اینترنت بی سیم کامپیوتر. برعکس، اگر در حال انجام سنجش از راه دور یا انتقال هدفمند نیرو هستید، به یک آنتن بسیار جهت دار نیاز خواهید داشت. آنتن های بسیار جهت دار انتقال قدرت را از جهت مورد نظر به حداکثر می رساند و سیگنال ها را از جهت های ناخواسته کاهش می دهد.
فرض کنید یک آنتن با جهت دهی پایین می خواهیم. چگونه این کار را انجام دهیم؟
قاعده کلی تئوری آنتن این است که شما به یک آنتن الکتریکی کوچک برای تولید جهت دهی کم نیاز دارید. یعنی اگر از آنتنی با اندازه کل طول موج 0.25 - 0.5 استفاده می کنید، هدایت را به حداقل می رسانید. آنتن‌های دوقطبی نیم‌موج یا آنتن‌های شکافی با طول موج نیم‌موج معمولاً هدایت‌پذیری کمتر از ۳ دسی‌بل دارند. این به اندازه یک جهت گیری است که می توانید در عمل به دست آورید.
در نهایت، ما نمی‌توانیم آنتن‌هایی کوچک‌تر از یک چهارم طول موج بسازیم بدون اینکه کارایی آنتن و پهنای باند آنتن را کاهش دهیم. کارایی آنتن و پهنای باند آنتن در فصل های آینده مورد بحث قرار خواهد گرفت.
برای یک آنتن با جهت دهی بالا، به آنتن هایی با اندازه های طول موج زیادی نیاز داریم. مانند آنتن های دیش ماهواره و آنتن های بوق دارای جهت دهی بالایی هستند. این تا حدودی به این دلیل است که طول موج های زیادی دارند.
چرا اینطور است؟ در نهایت، دلیل به ویژگی های تبدیل فوریه مربوط می شود. وقتی تبدیل فوریه یک پالس کوتاه را می گیرید، طیف وسیعی به دست می آید. این قیاس در تعیین الگوی تابش آنتن وجود ندارد. الگوی تابش را می توان به عنوان تبدیل فوریه توزیع جریان یا ولتاژ در طول آنتن در نظر گرفت. بنابراین، آنتن های کوچک دارای الگوهای تشعشعی گسترده (و جهت دهی کم) هستند. آنتن هایی با توزیع یکنواخت ولتاژ یا جریان الگوهای بسیار جهت دار (و جهت دهی بالا).
E-mail:info@rf-miso.com
تلفن: 0086-028-82695327
وب سایت: www.rf-miso.com
زمان ارسال: نوامبر-07-2023
