Antenna
Conoscenza di base della misurazione dell'antenna
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La conoscenza di base della misurazione dell'antenna coinvolge molteplici aspetti, tra cui le funzioni dell'antenna, i parametri prestazionali, i metodi di misurazione e gli ambienti di test. Quella che segue è una spiegazione dettagliata delle conoscenze di base della misurazione dell'antenna:
1ã La funzione dell'antenna
L'antenna è un componente chiave dei sistemi di comunicazione wireless e le sue funzioni principali includono:
Radiazione direzionale o ricezione di segnali di onde radio: nello stato di trasmissione, l'antenna converte l'energia elettromagnetica ad alta frequenza nella linea di trasmissione in onde elettromagnetiche nello spazio libero; Nello stato di ricezione, le onde elettromagnetiche nello spazio libero vengono convertite in energia elettromagnetica ad alta frequenza nella linea di trasmissione.
Conversione di energia: le antenne devono convertire in modo efficiente l'energia delle onde guidate propagate dal sistema di alimentazione in energia delle onde elettromagnetiche o convertire l'energia delle onde elettromagnetiche ricevute in segnali di corrente.
⢠Direzionalità: le antenne possono irradiare o ricevere onde elettromagnetiche in modo direzionale, concentrandole il più possibile nella direzione desiderata.
Polarizzazione: l'antenna deve essere in grado di emettere o ricevere onde elettromagnetiche con la polarizzazione specificata.
2ã Parametri prestazionali dell'antenna
I parametri prestazionali di un'antenna sono indicatori importanti per misurarne le prestazioni, tra cui principalmente:
Guadagno: si riferisce alla capacità di un'antenna di amplificare il segnale ricevuto, solitamente strettamente correlato alla direzionalità.
Direzionalità: descrive l'intensità della potenza di radiazione di un'antenna in una direzione specifica rispetto al suo stato di radiazione omnidirezionale.
Efficienza: include l'efficienza della radiazione dell'antenna e l'efficienza complessiva, con la prima che considera le perdite dell'antenna e la seconda che considera le perdite complessive come le perdite del conduttore e del dielettrico dell'antenna.
Impedenza: il rapporto tra tensione e corrente al terminale di ingresso dell'antenna, che rappresenta il carico del sistema di alimentazione e richiede un buon adattamento di impedenza con il sistema di alimentazione.
Rapporto d'onda stazionaria (VSWR): riflette il grado di corrispondenza tra l'antenna e il sistema di alimentazione.
Polarizzazione: il metodo di polarizzazione mediante il quale un'antenna emette o riceve onde elettromagnetiche.
Banda di frequenza operativa: la gamma di frequenza entro la quale un'antenna può funzionare normalmente.
3ã Metodo di misurazione dell'antenna
La misurazione dei parametri dell'antenna viene solitamente eseguita utilizzando strumenti come misuratori di intensità di campo, misuratori di potenza, misuratori di impedenza o analizzatori di rete, nonché apparecchiature di test specializzate come antenne standard. I metodi di misurazione includono:
Misurazione del modello direzionale della radiazione: utilizzando il metodo dell'antenna fissa o il metodo dell'antenna rotante, misurare l'intensità della radiazione dell'antenna in diverse direzioni e disegnare il modello direzionale della radiazione.
Misurazione del guadagno: utilizzando il metodo di confronto, confrontare l'antenna testata con un'antenna standard con guadagno noto per determinare il guadagno dell'antenna testata.
Misurazione dell'impedenza: utilizzare il metodo del ponte, il metodo della linea di misurazione o il metodo della frequenza di scansione per misurare l'impedenza di ingresso dell'antenna.
4ã Ambiente di test
Per misurare con precisione i parametri prestazionali di un'antenna, è necessario fornire un ambiente di test ideale, che solitamente richiede:
⢠Terreno piatto e aperto: nessuna barriera metallica o riflettore per ridurre l'impatto sulla propagazione delle onde elettromagnetiche.
⢠Distanza di prova sufficiente: la distanza tra l'antenna testata e l'antenna ausiliaria deve essere maggiore della distanza minima di prova dell'antenna per ridurre gli errori di misurazione causati dalle differenze di fase delle onde elettromagnetiche incidenti sull'apertura dell'antenna testata. ⢠Camera non riflettente (camera anecoica a microonde): il rivestimento della stanza è costituito da materiali assorbenti a forma di dente affilato, che possono assorbire la maggior parte dell'energia elettromagnetica incidente sulle sei pareti della stanza e simulare condizioni di prova dello spazio libero buone.
Principio dell'antenna
Il principio dell'antenna prevede principalmente la radiazione e la ricezione delle onde elettromagnetiche, nonché la conversione dell'energia tra onde guidate e onde spaziali libere. Quella che segue è una spiegazione dettagliata del principio dell'antenna:
1ã Definizione e funzione
Definizione: un'antenna è un dispositivo in grado di irradiare efficacemente onde elettromagnetiche in una direzione specifica nello spazio o di ricevere effettivamente onde elettromagnetiche da una direzione specifica nello spazio.
Funzione: le antenne svolgono un ruolo fondamentale nei sistemi di comunicazione wireless, responsabili della conversione delle correnti ad alta frequenza (o onde guidate) in onde elettromagnetiche e della loro irradiazione nello spazio, o della ricezione e conversione delle onde elettromagnetiche nello spazio in correnti ad alta frequenza.
2ã Principio di funzionamento
1. Induzione elettromagnetica e radiazione elettromagnetica:
Il principio di funzionamento dell'antenna si basa principalmente sui principi dell'induzione elettromagnetica e della radiazione elettromagnetica. Quando la corrente ad alta frequenza passa attraverso un'antenna, genera attorno ad essa campi elettrici e magnetici variabili. Secondo la teoria del campo elettromagnetico di Maxwell, "un campo elettrico variabile genera un campo magnetico, e un campo magnetico variabile genera un campo elettrico". Eccitandolo continuamente, si ottiene la propagazione del segnale wireless.
All'estremità trasmittente, l'antenna converte la corrente ad alta frequenza in onde elettromagnetiche e le irradia nello spazio; All'estremità ricevente, l'antenna cattura le onde elettromagnetiche nello spazio e le converte in correnti ad alta frequenza.
2. Conversione energetica:
L'antenna funge da convertitore di energia, completando la conversione di energia tra onde guidate (o correnti ad alta frequenza) e onde spaziali libere. L'antenna trasmittente converte le onde guidate in onde spaziali libere, mentre l'antenna ricevente converte le onde spaziali libere in onde guidate.
3. Direzionalità e polarizzazione:
Le antenne hanno una certa direzionalità e possono irradiare o ricevere onde elettromagnetiche in modo direzionale. Ciò significa che l'antenna ha capacità di radiazione o ricezione più forti in direzioni specifiche, mentre capacità più deboli in altre direzioni.
Anche la modalità di polarizzazione dell'antenna è una delle sue caratteristiche importanti, che determina lo stato di polarizzazione dell'antenna quando emette o riceve onde elettromagnetiche.
3ã Tipo e caratteristiche dell'antenna
Le antenne possono essere classificate in base a diversi criteri di classificazione, tra cui natura operativa, scopo, caratteristiche dell'antenna, distribuzione di corrente, banda di frequenza, portante e forma.
I tipi di antenne comuni includono antenne per stazioni base mobili, antenne di trasmissione, antenne radar, antenne WIFI, antenne per telefoni cellulari, ecc. Ciascuna antenna ha i suoi scenari applicativi e caratteristiche prestazionali specifici.
4ã Progettazione e ottimizzazione dell'antenna
La forma, le dimensioni, il materiale e altri fattori di un'antenna possono influenzarne le prestazioni. Pertanto, la progettazione delle antenne deve considerare in modo completo molteplici fattori, tra cui la frequenza operativa, la direzione della radiazione, la modalità di polarizzazione, i requisiti di guadagno, ecc.
Nel processo di progettazione, il software di simulazione viene solitamente utilizzato per la simulazione e l'ottimizzazione per garantire che l'antenna possa soddisfare i requisiti di progettazione.
Cos'è un'antenna?
Un'antenna è un dispositivo elettronico utilizzato per irradiare o ricevere efficacemente onde elettromagnetiche nella comunicazione wireless. È un componente indispensabile nei sistemi wireless, responsabile della conversione delle onde guidate (come il flusso di corrente nelle linee di trasmissione) in onde radio (onde elettromagnetiche che si propagano nello spazio libero) o della conversione delle onde radio in onde guidate .
Le funzioni specifiche di un'antenna includono:
1. Radiazione e ricezione: all'estremità trasmittente, l'antenna converte le correnti ad alta frequenza nei dispositivi elettronici in onde radio e irradia queste onde nello spazio circostante. All'estremità ricevente, l'antenna cattura le onde radio nello spazio e le converte in correnti ad alta frequenza per l'ulteriore elaborazione da parte di dispositivi elettronici.
2. Conversione di energia: le antenne sono il mezzo per la conversione dell'energia, che può convertire l'energia elettrica dei dispositivi elettronici nell'energia delle onde radio o convertire l'energia delle onde radio in energia elettrica.
3. Direzionalità: molte antenne sono progettate con una direzionalità specifica, il che significa che possono irradiare o ricevere in modo più efficace le onde radio in direzioni specifiche. Le antenne direzionali possono aiutare a migliorare l'efficienza della comunicazione, ridurre le interferenze e aumentare la distanza di comunicazione.
4. Polarizzazione: La polarizzazione di un'antenna si riferisce alla direzione del campo elettromagnetico in cui irradia o riceve onde radio. I metodi di polarizzazione comuni includono la polarizzazione orizzontale, la polarizzazione verticale, la polarizzazione circolare e la polarizzazione ellittica. Diversi metodi di polarizzazione possono avere diversi vantaggi e limitazioni nella comunicazione.
5. Adattamento dell'impedenza: per trasmettere e ricevere efficacemente le onde radio, le antenne devono essere adattate all'impedenza con le linee di trasmissione (come gli alimentatori). Ciò significa che l'impedenza di ingresso dell'antenna dovrebbe corrispondere all'impedenza caratteristica della linea di trasmissione per ridurre la riflessione e la perdita di energia durante la trasmissione.
Esistono vari tipi di antenne, incluse ma non limitate a antenne a dipolo, antenne a telaio, antenne paraboliche, antenne a spirale, antenne a schiera, ecc. Ogni antenna ha i suoi scenari applicativi specifici e caratteristiche prestazionali, come guadagno, direzionalità, frequenza risposta, modalità di polarizzazione, ecc.
