Teoria dell'antenna - Parametri di base

I parametri di comunicazione di base sono discussi in questo capitolo per avere un'idea migliore della comunicazione wireless tramite antenne. La comunicazione wireless avviene sotto forma di onde. Quindi, dobbiamo dare uno sguardo alle proprietà delle onde nelle comunicazioni.

In questo capitolo, discuteremo dei seguenti parametri:

  • Frequency
  • Wavelength
  • Adeguamento dell'impedenza
  • VSWR e potenza riflessa
  • Bandwidth
  • Larghezza di banda percentuale
  • Intensità delle radiazioni

Ora, impariamoli in dettaglio.

Frequenza

Secondo la definizione standard, "Il tasso di ripetizione di un'onda in un determinato periodo di tempo, è chiamato come frequency. "

Semplicemente, la frequenza si riferisce al processo con cui si verifica un evento. Un'onda periodica si ripete dopo ogni‘T’ secondi (periodo di tempo). Frequency dell'onda periodica non è altro che il reciproco del periodo di tempo (T).

Espressione matematica

Matematicamente, è scritto come mostrato di seguito.

$$ f = \ frac {1} {T} $$

Dove

  • f è la frequenza dell'onda periodica.

  • T è il periodo di tempo in cui si ripete l'onda.

Unità

L'unità di frequenza è Hertz, abbreviato in Hz.

La figura sopra rappresenta un'onda sinusoidale, che è tracciata qui per la tensione in millivolt rispetto al tempo in millisecondi. Questa onda si ripete ogni 2t millisecondi. Quindi, periodo di tempo, T = 2t millisecondi e frequenza, $ f = \ frac {1} {2T} KHz $

Lunghezza d'onda

Secondo la definizione standard, "La distanza tra due punti massimi consecutivi (creste) o tra due punti minimi consecutivi (avvallamenti) è nota come wavelength. "

Semplicemente, la distanza tra due picchi positivi immediati o due picchi negativi immediati non è altro che la lunghezza di quell'onda. Può essere definito comeWavelength.

La figura seguente mostra una forma d'onda periodica. Ilwavelength (λ)e l'ampiezza sono indicate nella figura. Maggiore è la frequenza, minore sarà la lunghezza d'onda e viceversa.

Espressione matematica

La formula per la lunghezza d'onda è,

$$ \ lambda = \ frac {c} {f} $$

Dove

  • λ è la lunghezza d'onda

  • c è la velocità della luce ($ 3 * 10 ^ {8} $ metri / secondo)

  • f è la frequenza

Unità

La lunghezza d'onda λè espresso nelle unità di lunghezza come metri, piedi o pollici. Il termine comunemente usato èmeters.

Corrispondenza dell'impedenza

Secondo la definizione standard, "Il valore approssimativo dell'impedenza di un trasmettitore, quando è uguale al valore approssimativo dell'impedenza di un ricevitore, o viceversa, è definito come Impedance matching. "

È necessario l'adattamento dell'impedenza tra l'antenna e il circuito. L'impedenza dell'antenna, la linea di trasmissione e il circuito dovrebbero corrispondere in modo talemaximum power transfer avviene tra l'antenna e il ricevitore o il trasmettitore.

Necessità di abbinamento

Un dispositivo risonante è uno che fornisce un output migliore a determinate bande di frequenze strette. Le antenne sono taliresonant devices la cui impedenza, se abbinata, fornisce un'uscita migliore.

  • La potenza irradiata da un'antenna, sarà effettivamente irradiata, se il antenna impedance corrisponde all'impedenza dello spazio libero.

  • Per un receiver antenna, l'impedenza di uscita dell'antenna deve corrispondere all'impedenza di ingresso del circuito dell'amplificatore del ricevitore.

  • Per un transmitter antenna, l'impedenza di ingresso dell'antenna deve corrispondere all'impedenza di uscita dell'amplificatore del trasmettitore, insieme all'impedenza della linea di trasmissione.

Unità

L'unità di impedenza (Z) è Ohms.

VSWR e potenza riflessa

Secondo la definizione standard, "Il rapporto tra la tensione massima e la tensione minima in un'onda stazionaria è noto come Voltage Standing Wave Ratio. "

Se l'impedenza dell'antenna, la linea di trasmissione e il circuito non corrispondono tra loro, la potenza non verrà irradiata in modo efficace. Invece, una parte del potere viene riflessa.

Le caratteristiche principali sono:

  • Il termine che indica la mancata corrispondenza dell'impedenza è VSWR.

  • VSWRè l'acronimo di Voltage Standing Wave Ratio. È anche chiamato comeSWR.

  • Maggiore è il disadattamento di impedenza, maggiore sarà il valore di VSWR.

  • Il valore ideale di VSWR dovrebbe essere 1: 1 per una radiazione efficace.

  • La potenza riflessa è la potenza sprecata dalla potenza diretta. Sia la potenza riflessa che il VSWR indicano la stessa cosa.

Larghezza di banda

Secondo la definizione standard, "Una banda di frequenze in una lunghezza d'onda, specificata per la particolare comunicazione, è nota come bandwidth. "

Il segnale, quando trasmesso o ricevuto, viene trasmesso su una gamma di frequenze. Questa particolare gamma di frequenze è assegnata a un particolare segnale, in modo che altri segnali non possano interferire nella sua trasmissione.

  • Bandwidth è la banda di frequenze tra le frequenze superiori e inferiori su cui viene trasmesso un segnale.

  • La larghezza di banda una volta assegnata, non può essere utilizzata da altri.

  • L'intero spettro è suddiviso in larghezze di banda da assegnare a diversi trasmettitori.

La larghezza di banda, di cui abbiamo appena parlato, può anche essere chiamata Absolute Bandwidth.

Larghezza di banda percentuale

Secondo la definizione standard, "Il rapporto tra larghezza di banda assoluta e frequenza centrale di tale larghezza di banda può essere definito come percentage bandwidth. "

La particolare frequenza all'interno di una banda di frequenza, alla quale la potenza del segnale è massima, è chiamata come resonant frequency. È anche chiamato comecenter frequency (fC) della band.

  • Le frequenze più alte e più basse sono indicate come fH and fL rispettivamente.

  • La larghezza di banda assoluta è data da: fH - fL.

  • Per sapere anche quanto è ampia la larghezza di banda fractional bandwidth o percentage bandwidth deve essere calcolato.

Espressione matematica

Il Percentage bandwidth viene calcolato per conoscere la quantità di variazione di frequenza che un componente o un sistema può gestire.

$$ Percentuale \ bandwidth = \ frac {assoluta \ bandwidth} {frequenza centrale} = \ frac {f_ {H} - f_ {L}} {f_ {c}} $$

Dove

  • $ {f_ {H}} $ è la frequenza più alta

  • $ {f_ {L}} $ è la frequenza più bassa

  • $ {f_ {c}} $ è la frequenza centrale

Maggiore è la larghezza di banda percentuale, maggiore sarà la larghezza di banda del canale.

Intensità delle radiazioni

"Radiation intensity è definita come la potenza per unità di angolo solido "

La radiazione emessa da un'antenna che è più intensa in una particolare direzione, indica la massima intensità di quell'antenna. L'emissione di radiazioni nella massima misura possibile non è altro che l'intensità della radiazione.

Espressione matematica

L'intensità di radiazione si ottiene moltiplicando la potenza irradiata per il quadrato della distanza radiale.

$$ U = r ^ {2} \ times W_ {rad} $$

Dove

  • U è l'intensità della radiazione

  • r è la distanza radiale

  • Wrad è la potenza irradiata.

L'equazione precedente indica l'intensità della radiazione di un'antenna. La funzione della distanza radiale è indicata anche comeΦ.

Unità

L'unità di intensità della radiazione è Watts/steradian o Watts/radian2.