جهتگیری یک پارامتر اساسی آنتن است. این معیاری از چگونگی الگوی تابش یک آنتن جهتدار است. آنتنی که در همه جهات به طور مساوی تابش میکند، جهتگیری برابر با ۱ خواهد داشت. (این معادل صفر دسیبل -۰ دسیبل است).
تابع مختصات کروی را میتوان به صورت یک الگوی تابش نرمالشده نوشت:
[معادله ۱]
یک الگوی تابش نرمالشده، همان شکل الگوی تابش اصلی را دارد. الگوی تابش نرمالشده به اندازهای کاهش مییابد که حداکثر مقدار الگوی تابش برابر با ۱ شود. (بزرگترین مقدار، معادله [1] از "F" است). از نظر ریاضی، فرمول جهتداری (نوع "D") به صورت زیر نوشته میشود:
این ممکن است مانند یک معادله جهتدار پیچیده به نظر برسد. با این حال، الگوهای تابش مولکولها از بیشترین ارزش برخوردارند. مخرج نشان دهنده میانگین توان تابش شده در همه جهات است. سپس معادله معیاری از حداکثر توان تابش شده تقسیم بر میانگین است. این به ما جهتگیری آنتن را میدهد.
الگوی جهتدار
به عنوان مثال، دو معادله بعدی را برای الگوی تابش دو آنتن در نظر بگیرید.
آنتن ۱
آنتن ۲
این الگوهای تابشی در شکل ۱ رسم شدهاند. لطفاً توجه داشته باشید که مد تابشی فقط تابعی از زاویه قطبی تتا (θ) است. الگوی تابشی تابعی از آزیموت نیست. (الگوی تابشی آزیموتی بدون تغییر باقی میماند). الگوی تابشی آنتن اول، نسبت به الگوی تابشی آنتن دوم، جهتداری کمتری دارد. بنابراین، انتظار داریم که جهتپذیری برای آنتن اول کمتر باشد.
شکل ۱. نمودار الگوی تابش یک آنتن. آیا جهتگیری بالایی دارد؟
با استفاده از فرمول [1]، میتوانیم محاسبه کنیم که آنتن جهتگیری بالاتری دارد. برای بررسی درک خود، به شکل 1 و مفهوم جهتگیری فکر کنید. سپس بدون استفاده از هیچ گونه محاسبات ریاضی، تعیین کنید که کدام آنتن جهتگیری بالاتری دارد.
نتایج محاسبات جهتدار، از فرمول [1] استفاده کنید:
محاسبه آنتن جهتدار ۱، ۱.۲۷۳ (۱.۰۵ دسیبل).
محاسبه آنتن جهتدار ۲، ۲.۷۰۷ (۴.۳۲ دسیبل).
افزایش جهتگیری به معنای آنتن متمرکزتر یا جهتدارتر است. این بدان معناست که یک آنتن گیرنده ۲، ۲.۷۰۷ برابر توان جهتدار اوج خود نسبت به یک آنتن همهجهته دارد. آنتن ۱، ۱.۲۷۳ برابر توان یک آنتن همهجهته دریافت خواهد کرد. آنتنهای همهجهته به عنوان مرجع مشترک استفاده میشوند، حتی اگر هیچ آنتن ایزوتروپیکی وجود نداشته باشد.
آنتنهای تلفن همراه باید جهتگیری پایینی داشته باشند زیرا سیگنالها میتوانند از هر جهتی بیایند. در مقابل، دیشهای ماهوارهای جهتگیری بالایی دارند. یک دیش ماهوارهای سیگنالها را از یک جهت ثابت دریافت میکند. به عنوان مثال، اگر یک دیش تلویزیون ماهوارهای تهیه کنید، شرکت به شما میگوید که آن را به کجا هدایت کنید و دیش سیگنال مورد نظر را دریافت خواهد کرد.
در پایان، فهرستی از انواع آنتنها و جهتگیری آنها ارائه میدهیم. این به شما ایدهای از جهتگیری رایج میدهد.
نوع آنتن جهتگیری معمول جهتگیری معمول [دسیبل] (dB)
آنتن دوقطبی کوتاه ۱.۵ ۱.۷۶
آنتن دوقطبی نیم موج ۱.۶۴ ۲.۱۵
پچ (آنتن میکرواستریپ) 3.2-6.3 5-8
آنتن شیپوری ۱۰-۱۰۰ ۱۰-۲۰
آنتن بشقابی ۱۰-۱۰۰۰۰ ۱۰-۴۰
همانطور که دادههای بالا نشان میدهند، جهتگیری آنتن بسیار متفاوت است. بنابراین، درک جهتگیری هنگام انتخاب بهترین آنتن برای کاربرد خاص شما مهم است. اگر نیاز دارید که انرژی را از چندین جهت در یک جهت ارسال یا دریافت کنید، باید آنتنی با جهتگیری کم طراحی کنید. نمونههایی از کاربردهای آنتنهای با جهتگیری کم شامل رادیوهای خودرو، تلفنهای همراه و دسترسی به اینترنت بیسیم کامپیوتر است. برعکس، اگر در حال سنجش از دور یا انتقال توان هدفمند هستید، به یک آنتن با جهتگیری بالا نیاز خواهید داشت. آنتنهای با جهتگیری بالا، انتقال توان را از جهت مورد نظر به حداکثر میرسانند و سیگنالها را از جهتهای ناخواسته کاهش میدهند.
فرض کنید ما یک آنتن با جهتگیری پایین میخواهیم. چگونه این کار را انجام دهیم؟
قاعده کلی نظریه آنتن این است که برای تولید جهتگیری کم، به یک آنتن از نظر الکتریکی کوچک نیاز دارید. یعنی اگر از آنتنی با اندازه کلی 0.25 تا 0.5 طول موج استفاده کنید، جهتگیری را به حداقل خواهید رساند. آنتنهای دوقطبی نیمموج یا آنتنهای شکافی نیمموج معمولاً جهتگیری کمتر از 3 دسیبل دارند. این کمترین جهتگیری است که میتوانید در عمل به دست آورید.
در نهایت، ما نمیتوانیم آنتنهایی با طول موج کمتر از یک چهارم بسازیم، بدون اینکه راندمان آنتن و پهنای باند آنتن کاهش یابد. راندمان آنتن و پهنای باند آنتن در فصلهای آینده مورد بحث قرار خواهد گرفت.
برای آنتنی با جهتگیری بالا، به آنتنهایی با طول موجهای مختلف نیاز داریم. مانند آنتنهای بشقابی ماهواره و آنتنهای شیپوری که جهتگیری بالایی دارند. این تا حدودی به این دلیل است که طول موجهای آنها بسیار طولانی است.
چرا اینطور است؟ در نهایت، دلیل آن به خواص تبدیل فوریه مربوط میشود. وقتی تبدیل فوریه یک پالس کوتاه را میگیرید، طیف وسیعی به دست میآورید. این قیاس در تعیین الگوی تابش یک آنتن وجود ندارد. الگوی تابش را میتوان به عنوان تبدیل فوریه توزیع جریان یا ولتاژ در امتداد آنتن در نظر گرفت. بنابراین، آنتنهای کوچک الگوهای تابشی وسیعی (و جهتگیری کم) دارند. آنتنهایی با توزیع ولتاژ یا جریان یکنواخت بزرگ، الگوهای بسیار جهتدار (و جهتگیری بالا).
E-mail:info@rf-miso.com
تلفن: 0086-028-82695327
وبسایت: www.rf-miso.com
زمان ارسال: نوامبر-07-2023
