Direktivitéit ass e fundamentalen Antenneparameter. Dëst ass eng Moossnam wéi d'Strahlungsmuster vun enger Richtungsantenne ass. Eng Antenne, déi gläich an all Richtungen straalt, wäert eng Direktivitéit gläich hunn 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 duerch Magnitude reduzéiert sou datt de maximale Wäert vum Stralungsmuster gläich ass 1. (De gréisste ass d'Equatioun [1] vun "F"). Mathematesch ass d'Formel fir Direktioun (Typ "D") geschriwwe wéi:
Dëst kann wéi eng komplizéiert Richtungsgleichung schéngen. Wéi och ëmmer, d'Bestralungsmuster vu Molekülle si vum gréisste Wäert. Den Nenner representéiert déi duerchschnëttlech Kraaft déi an alle Richtungen ausgestraalt gëtt. D'Equatioun ass dann eng Moossnam vun der Spëtztstrahlungskraaft gedeelt duerch d'Moyenne. Dëst gëtt der Antenne Direktivitéit.
Direktional Paradigma
Als Beispill betruecht déi nächst zwou Equatioune fir d'Stralungsmuster vun zwou Antennen.
Antenne 1
Antenne 2
Dës Stralungsmuster sinn an der Figur geplot 1. Maacht weg datt de Stralungsmodus nëmmen eng Funktioun vum polare Wénkel theta(θ) ass. D'Stralungsmuster ass keng Funktioun vum Azimut. (Den azimuthal Stralungsmuster bleift onverännert). D'Stralungsmuster vun der éischter Antenne ass manner Richtung, dann d'Stralungsmuster vun der zweeter Antenne. Dofir erwaarden mir datt d'Direktivitéit méi niddereg ass fir déi éischt Antenne.
Figur 1. Stralung Muster Diagramm vun enger Antenne. Huet eng héich Directionalitéit?
Mat der Formel [1] kënne mir berechent datt d'Antenne méi héich Direktivitéit huet. Fir Äert Verständnis z'iwwerpréiwen, denkt un Figur 1 a wat Direktioun ass. Bestëmmt dann wéi eng Antenne méi héich Direktivitéit huet ouni Mathematik ze benotzen.
Direktional Berechnungsresultater, benotzt Formel [1]:
Direktional Antenne 1 Berechnung, 1,273 (1,05 dB).
Direktional Antenne 2 Berechnung, 2,707 (4,32 dB).
Erhéicht Direktivitéit bedeit eng méi fokusséiert oder direktional Antenne. Dëst bedeit datt eng 2-Empfangantenne 2.707 Mol d'Direktiounskraaft vu sengem Héichpunkt huet wéi eng omnidirektional Antenne. Antenne 1 kritt 1.273 Mol d'Kraaft vun enger omnidirektionaler Antenne. Omnidirektional Antennen ginn als gemeinsame Referenz benotzt och wa keng isotrop Antennen existéieren.
Handy Antennen sollen eng niddereg Direktivitéit hunn, well Signaler aus all Richtung kommen. Am Géigesaz, Satellit Platen hunn héich Direktivitéit. E Satelliteplat kritt Signaler aus enger fixer Richtung. Als Beispill, wann Dir e Satellit Fernseh Plat kritt, wäert d'Firma Iech soen, wou et ze weisen an de Plat kritt de gewënschte Signal.
Mir wäerte mat enger Lëscht vun Antennentypen an hir Direktivitéit ophalen. Dëst wäert Iech eng Iddi ginn iwwer wéi eng Directionalitéit heefeg ass.
Antennentyp Typesch Direktivitéit Typesch Direktivitéit [decibel] (dB)
Kuerz dipole Antenne 1,5 1,76
Halschent-Welle dipole Antenne 1,64 2,15
Patch (microstrip Antenne) 3.2-6.3 5-8
Horn Antenne 10-100 10-20
Dish Antenne 10-10.000 10-40
Wéi d'Donnéeën hei uewen weisen, variéiert d'Antenndirektivitéit staark. Dofir ass et wichteg d'Direktivitéit ze verstoen wann Dir déi bescht Antenne fir Är spezifesch Applikatioun auswielt. Wann Dir Energie aus verschidde Richtungen an eng Richtung muss schécken oder kréien, da sollt Dir eng Antenne mat gerénger Direktivitéit designen. Beispiller vun Uwendungen fir Antennen mat niddereger Direktivitéit enthalen Autoradioen, Handyen a Computer drahtlose Internetzougang. Ëmgekéiert, wann Dir Remote Sensing oder geziilte Kraafttransfer maacht, da wäert eng héich Richtungsantenne erfuerderlech sinn. Héich Directional Antennen maximéieren den Transfert vu Kraaft aus der gewënschter Richtung a reduzéieren d'Signaler aus ongewollten Richtungen.
Ugeholl mir wëllen eng niddereg Direktivitéitsantenne. Wéi maache mir dat?
D'allgemeng Regel vun der Antennetheorie ass datt Dir eng elektresch kleng Antenne braucht fir eng niddereg Direktivitéit ze produzéieren. Dat ass, wann Dir eng Antenne mat enger Gesamtgréisst vun 0,25 - 0,5 Wellelängt benotzt, da wäert Dir d'Direktivitéit minimiséieren. Hallefwelle Dipolantennen oder Hallefwellelängt Slot Antennen hunn typesch manner wéi 3 dB Direktivitéit. Dëst ass sou niddereg wéi eng Directionalitéit déi Dir an der Praxis kritt.
Schlussendlech kënne mir Antennen net méi kleng wéi e Véierel Wellelängt maachen ouni d'Effizienz vun der Antenne an d'Bandbreedung vun der Antenne ze reduzéieren. Antenneeffizienz an Antennebandbreedung gëtt an zukünfteg Kapitelen diskutéiert.
Fir eng Antenne mat héijer Direktivitéit brauche mir Antennen vu ville Wellelängtgréissten. Sou wéi Satelliteplatantennen an Hornantennen hunn héich Direktivitéit. Dëst ass deelweis well se vill Wellelängte laang sinn.
firwat ass dat? De Grond huet schlussendlech mat den Eegeschafte vum Fourier-Transform ze dinn. Wann Dir de Fourier Transform vun engem kuerze Puls hëlt, kritt Dir e breet Spektrum. Dës Analogie ass net präsent bei der Bestëmmung vum Stralungsmuster vun enger Antenne. D'Stralungsmuster kann als Fourier Transformatioun vun der Verdeelung vum Stroum oder Spannung laanscht d'Antenne geduecht ginn. Dofir hu kleng Antennen breet Stralungsmuster (an niddereg Direktivitéit). Antennen mat grousser eenheetlecher Spannung oder Stroumverdeelung Ganz Richtungsmuster (an héich Direktivitéit).
E-mail:info@rf-miso.com
Telefon: 0086-028-82695327
Websäit: www.rf-miso.com
Post Zäit: Nov-07-2023
