D'Richtungsfäegkeet ass e fundamentale Parameter vun der Antenn. Dëst ass e Mooss dofir, wéi d'Stralungsmuster vun enger Richtungsantenn ausgesäit. Eng Antenn, déi a all Richtungen gläichméisseg straalt, huet eng Richtungsfäegkeet vun 1. (Dëst entsprécht null Dezibel -0 dB).
D'Funktioun vu sphäresche Koordinaten kann als normaliséiert Stralungsmuster geschriwwe ginn:
[Equatioun 1]
E normaliséiert Stralungsmuster huet déiselwecht Form wéi dat ursprénglecht Stralungsmuster. Dat normaliséiert Stralungsmuster gëtt ëm d'Gréisst reduzéiert, sou datt de maximale Wäert vum Stralungsmuster gläich 1 ass. (Dee gréissten ass d'Equatioun [1] vun "F"). Mathematesch gëtt d'Formel fir d'Richtungsfäegkeet (Typ "D") als folgend geschriwwen:
Dëst kéint wéi eng komplizéiert Richtungsgläichung ausgesinn. Wéi och ëmmer, d'Stralungsmuster vu Molekülle si vu gréisster Bedeitung. Den Nenner representéiert déi duerchschnëttlech ausgestraalt Leeschtung an all Richtungen. D'Gleichung ass dann e Mooss vun der maximaler ausgestraalter Leeschtung gedeelt duerch den Duerchschnëtt. Dëst gëtt d'Richtungsfäegkeet vun der Antenn.
Richtungsparadigma
Als Beispill, betruecht déi nächst zwou Equatioune fir d'Stralungsmuster vun zwou Antennen.
Antenn 1
Antenn 2
Dës Stralungsmuster sinn an der Figur 1 duergestallt. Et ass wichteg ze bemierken, datt de Stralungsmodus nëmmen eng Funktioun vum Polarwénkel theta(θ) ass. D'Stralungsmuster ass keng Funktioun vum Azimut. (Den azimutalen Stralungsmuster bleift onverännert). D'Stralungsmuster vun der éischter Antenn ass manner direktional wéi d'Stralungsmuster vun der zweeter Antenn. Dofir erwaarden mir, datt d'Richtlinie vun der éischter Antenn méi niddreg ass.
Figur 1. Stralungsmusterdiagramm vun enger Antenn. Huet eng héich Direktionalitéit?
Mat der Formel [1] kënne mir berechnen, datt d'Antenn eng méi héich Richtungswirkung huet. Fir Äert Verständnis ze kontrolléieren, denkt un d'Figur 1 a wat Richtungswirkung ass. Da bestëmmt wéi eng Antenn eng méi héich Richtungswirkung huet, ouni Mathematik ze benotzen.
Resultater vun der Richtungsberechnung, benotzt d'Formel [1]:
Berechnung vun der Richtungsantenn 1, 1,273 (1,05 dB).
Berechnung vun der Richtungsantenn 2, 2,707 (4,32 dB).
Eng erhéicht Richtkraaft bedeit eng méi fokusséiert oder direktional Antenn. Dëst bedeit, datt eng 2-Empfangsantenn 2,707-mol sou vill Richtungsleeschtung vun hirem Peak huet wéi eng omnidirektional Antenn. Antenn 1 kritt 1,273-mol sou vill Leeschtung wéi eng omnidirektional Antenn. Omnidirektional Antennen ginn als gemeinsam Referenz benotzt, och wann et keng isotrop Antennen gëtt.
Handyantennen sollten eng niddreg Richtung hunn, well Signaler aus all Richtung kënne kommen. Am Géigesaz dozou hunn Satellittenantennen eng héich Richtung. Eng Satellittenantenn empfänkt Signaler aus enger fester Richtung. Zum Beispill, wann Dir eng Satellittenantenn kritt, seet d'Firma Iech, wou Dir se riichten sollt, an d'Antennen empfänkt dat gewënschte Signal.
Mir schléissen of mat enger Lëscht vun Antenntypen an hirer Direktivitéit. Dëst gëtt Iech eng Iddi dovun, wéi eng Direktivitéit üblech ass.
Antennetyp Typesch Direktivitéit Typesch Direktivitéit [Dezibel] (dB)
Kuerz Dipolantenn 1,5 1,76
Hallefwellen-Dipolantenn 1,64 2,15
Patch (Mikrostrip-Antenn) 3,2-6,3 5-8
Hornantenn 10-100 10-20
Schosselantenn 10-10.000 10-40
Wéi d'Donnéeën uewen weisen, variéiert d'Richtungsfäegkeet vun der Antenn staark. Dofir ass et wichteg, d'Richtungsfäegkeet ze verstoen, wann Dir déi bescht Antenn fir Är spezifesch Uwendung auswielt. Wann Dir Energie aus verschiddene Richtungen an eng Richtung schécke oder empfänke musst, da sollt Dir eng Antenn mat gerénger Richtungsfäegkeet entwéckelen. Beispiller fir Uwendungen fir Antennen mat gerénger Richtungsfäegkeet sinn Autoradioen, Handyen a Computer-WLAN. Am Géigendeel, wann Dir Fernerkundung oder gezielte Stroumiwwerdroe benotzt, da gëtt eng héichgeriicht Antenn gebraucht. Héichgeriicht Antennen maximéieren den Iwwerdroe vun der Stroum aus der gewënschter Richtung a reduzéieren Signaler aus ongewollten Richtungen.
Stelle mer eis vir, mir wëllen eng Antenn mat gerénger Richtwäit. Wéi maache mir dat?
Déi allgemeng Regel vun der Antennentheorie ass, datt Dir eng elektresch kleng Antenn braucht fir eng niddreg Richtungswirkung ze produzéieren. Dat heescht, wann Dir eng Antenn mat enger Gesamtgréisst vun 0,25 - 0,5 Wellelängten benotzt, da miniméiert Dir d'Richtungswirkung. Hallefwellen-Dipolantennen oder Hallefwellen-Slotantennen hunn typescherweis manner wéi 3 dB Richtungswirkung. Dëst ass déi niddregst Richtungswirkung, déi Dir an der Praxis erreeche kënnt.
Schlussendlech kënne mir keng Antennen méi kleng wéi eng Véirelwellelängt maachen, ouni d'Effizienz vun der Antenn an d'Bandbreet vun der Antenn ze reduzéieren. D'Antenneeffizienz an d'Antennebandbreet ginn an zukünftege Kapitele diskutéiert.
Fir eng Antenn mat héijer Richtungswirkung brauche mir Antennen mat ville Wellelängtegréissten. Zum Beispill hunn Satellittenantennen an Hornantennen eng héich Richtungswirkung. Dëst läit deelweis dorun, datt se vill Wellelängte laang sinn.
Firwat ass dat? Schlussendlech huet de Grond mat den Eegeschafte vun der Fourier-Transformatioun ze dinn. Wann Dir d'Fourier-Transformatioun vun engem kuerzen Impuls hëlt, kritt Dir e breede Spektrum. Dës Analogie ass net präsent bei der Bestëmmung vum Stralungsmuster vun enger Antenn. D'Stralungsmuster kann als d'Fourier-Transformatioun vun der Verdeelung vum Stroum oder der Spannung laanscht d'Antenn ugesi ginn. Dofir hunn kleng Antennen breet Stralungsmuster (an eng niddreg Richtkraaft). Antennen mat grousser gläichméisseger Spannungs- oder Stroumverdeelung Ganz direktional Muster (an héijer Richtkraaft).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Websäit: www.rf-miso.com
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 07. November 2023
