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Calcolo del guadagno dell'antenna
2021-10-22 www.whwireless.com
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Il guadagno dell'antenna è una parte molto importante della struttura della conoscenza dell'antenna, ovviamente è anche uno dei parametri importanti per la selezione delle antenne. Anche il guadagno dell'antenna per la qualità del funzionamento del sistema di comunicazione svolge un ruolo importante, in generale, il guadagno dipende principalmente dalla riduzione della larghezza del lembo di radiazione orientato verticalmente e nel piano orizzontale per mantenere le prestazioni di radiazione omnidirezionale.
A, la definizione di guadagno d'antenna.
Antenna in una certa direzione del potere di radiazione densità di flusso e antenna di riferimento nella stessa potenza di ingresso quando il rapporto di densità di flusso di potenza di radiazione massimo.
→ È necessario prestare attenzione ai seguenti punti.
(1) se non appositamente contrassegnato, il guadagno dell'antenna è riferito al guadagno massimo nella direzione della radiazione.
(2) Nelle stesse condizioni, maggiore è il guadagno, migliore è la direzionalità, più lontano si propaga l'onda, cioè aumenta la distanza percorsa. Tuttavia, la larghezza della velocità dell'onda non sarà compressa, più stretto sarà il lembo d'onda, portando così a una scarsa uniformità di copertura.
(3) Le antenne sono dispositivi passivi e non generano energia. Il guadagno dell'antenna è solo la capacità di concentrare efficacemente l'energia in una particolare direzione di radiazione o di ricevere onde elettromagnetiche.
In secondo luogo, la formula per calcolare il guadagno dell'antenna
Possiamo imparare dalla definizione di guadagno dell'antenna, guadagno dell'antenna e mappa direzionale dell'antenna ha una stretta relazione, più stretto è il lembo principale, più piccolo è il lembo secondario, maggiore è il guadagno.
(1) Per l'antenna parabolica, il guadagno può essere approssimato dalla seguente equazione.
G(dBi) = 10Lg{4.5×(D/λ0)^2}
*Notare che
D: diametro paraboloide
λ 0: lunghezza d'onda operativa centrale
4.5: Dati empirici validati statisticamente
2,4 GHz 13 dBi bipolare omnidirezionale Antenna MIMO - Connettore femmina tipo N
(2) Per un'antenna omnidirezionale verticale, è possibile utilizzare anche la seguente equazione per approssimare
G(dBi) = 10Lg{2L/λ0}
*Notare che
L: lunghezza dell'antenna
λ 0: lunghezza d'onda di lavoro centrale
Terzo, guadagno e potenza di trasmissione
L'uscita del segnale RF dal trasmettitore radio, attraverso l'alimentatore (cavo) all'antenna, dall'antenna sotto forma di radiazione di onde elettromagnetiche. Dopo che l'onda elettromagnetica raggiunge il luogo di ricezione, viene ricevuta dall'antenna (viene ricevuta solo una piccolissima parte della potenza) e inviata al ricevitore radio attraverso l'alimentatore. Nell'ingegneria delle reti wireless è quindi molto importante calcolare la potenza di trasmissione del trasmettitore e la capacità di radiazione dell'antenna.
La potenza trasmessa di un'onda radio è l'energia in un determinato intervallo di banda di frequenza e viene solitamente misurata o misurata in due modi.
Potenza (W): un livello lineare relativo a 1 watt (Watt).
Guadagno (dBm): un livello proporzionale relativo a 1 milliwatt (Milliwatt).
→ Le due espressioni possono essere convertite l'una nell'altra.
dBm = 10 x log[potenza mW]
mW = 10^[guadagno dBm / 10 dBm]
Nei sistemi wireless, le antenne vengono utilizzate per convertire le onde di corrente in onde elettromagnetiche e nel processo di conversione "amplificano" anche i segnali trasmessi e ricevuti. Il guadagno dell'antenna è misurato in "dBi".
Poiché l'energia delle onde elettromagnetiche nel sistema wireless è generata dall'amplificazione dell'energia di trasmissione del dispositivo di trasmissione e dell'antenna sovrapposta, così la misura dell'energia di trasmissione, la migliore è la stessa misura - guadagno (dB), ad esempio, la potenza del dispositivo trasmittente è 100mW, o 20dBm; il guadagno dell'antenna è quindi di 10dBi.
Energia di trasmissione totale = potenza di trasmissione (dBm) + guadagno dell'antenna (dBi)
= 20dBm + 10dBi
= 30dBm
Oppure: = 1000 mW = 1 W
[regola dei 3dB].
→ Ogni dB è importante in un sistema a "bassa potenza", soprattutto ricorda la "regola dei 3dB".
Ogni aumento o diminuzione di 3 dB significa raddoppiare o dimezzare la potenza: -3 dB = 1/2 potenza
-3 dB = 1/2 potenza
-6 dB = 1/4 di potenza
+3 dB = 2x potenza
+6 dB = 4x potenza
Ad esempio, 100 mW ha una potenza di trasmissione wireless di 20 dBm, mentre 50 mW ha una potenza di trasmissione wireless di 17 dBm e 200 mW ha una potenza di trasmissione di 23 dBm.
Indicatori dei parametri principali dell'antenna
L'antenna rapporto fronte-retro è il rapporto tra la densità di flusso di potenza nella direzione massima di radiazione del lembo principale (specificata come 0°) e la densità di flusso di potenza massima vicino alla direzione opposta (specificata come entro 180°±30°) F /B=10log (alimentazione in avanti/alimentazione indietro).
L'angolo di inclinazione verso il basso elettrico è la radiazione massima che punta sulla superficie di radiazione verticale dell'antenna di comunicazione e l'angolo dell'antenna normale.
L'antenna di comunicazione è divisa in antenna a inclinazione fissa verso il basso e antenna a inclinazione elettrica a seconda che supporti la regolazione elettrica dell'inclinazione verso il basso: l'antenna a inclinazione fissa verso il basso si riferisce all'antenna fissa con angolo di inclinazione verso il basso generata dall'ampiezza e dall'assegnazione di fase dell'array di unità di radiazione dell'antenna secondo il domanda di copertura wireless; e l'antenna di inclinazione elettrica si riferisce alla differenza di fase delle diverse unità di radiazione nell'array attraverso l'unità di sfasamento per produrre uno stato di inclinazione verso il basso del lembo principale di radiazione diverso, di solito lo stato di inclinazione verso il basso dell'antenna a inclinazione elettrica Solo entro un determinato intervallo di angolazione regolabile.
Nella direzione del diagramma di solito hanno due lembi o più lembi, che è il lembo più grande chiamato lembo principale, il resto del lembo chiamato lembo secondario. L'angolo tra i due punti di semipotenza del lembo principale è definito come la larghezza del lembo (fascio) del diagramma di direzione dell'antenna. Chiamato larghezza flap di mezza potenza (angolo). Più stretta è la larghezza del lembo principale, migliore è la direzione, più forte è l'anti-interferenza capacità. In generale, più stretta è la larghezza del fascio del flap principale dell'antenna, maggiore è il guadagno dell'antenna.
Guadagno dell'antenna e dimensione dell'antenna e larghezza del fascio della relazione.
Più piatto è il "pneumatico", più concentrato è il segnale, maggiore è il guadagno, maggiore è la dimensione dell'antenna, più stretta è la larghezza del raggio.
→ 3 punti importanti a cui prestare particolare attenzione
1. Antenne sono dispositivi passivi e non generano energia. Il guadagno dell'antenna è solo la capacità di focalizzare efficacemente l'energia in una particolare direzione per irradiare o ricevere onde elettromagnetiche.
2, il guadagno dell'antenna è generato dalla sovrapposizione di oscillatori. Maggiore è il guadagno, maggiore è la lunghezza dell'antenna. Guadagno aumentare 3dB, raddoppiare il volume.
3, maggiore è il guadagno dell'antenna, migliore è la direzionalità, più concentrata è l'energia, più stretto è il lembo d'onda.
Il rapporto dell'onda stazionaria di tensione (VSWR) dell'antenna è l'antenna come carico della linea di trasmissione non consumante, nella linea di trasmissione lungo l'onda stazionaria di tensione generata sul grafico, il rapporto tra il suo valore massimo e il valore minimo.
Il rapporto VSWR è generato, è dovuto alla trasmissione di energia dell'onda incidente all'estremità di ingresso dell'antenna non è tutta assorbita (radiazione) generata dall'iterazione dell'onda riflessa e formata. maggiore è il VSWR, maggiore è il riflesso, minore è la corrispondenza. Nel sistema di comunicazione mobile, i requisiti generali del VSWR sono inferiori a 1,5.
Tensione del segnale di ingresso dell'antenna e rapporto di corrente del segnale, noto come impedenza di ingresso dell'antenna. Generale antenna di comunicazione mobile impedenza di ingresso di 50Ω.
Impedenza di ingresso e struttura dell'antenna, dimensioni e lunghezza d'onda, nell'intervallo di frequenza di lavoro richiesto, in modo che l'impedenza di ingresso della parte immaginaria sia molto piccola e la parte reale sia abbastanza vicina a 50 , che è l'antenna e la linea di alimentazione in una buona impedenza partita deve essere.
Il fenomeno dell'intermodulazione è dovuto alla banda di frequenza al di fuori delle due o più frequenze portanti miscelate nella banda dopo i nuovi componenti di frequenza, con conseguente fenomeno di degrado delle prestazioni del sistema. Potenza superiore trasmettere segnali sono solitamente miscelati per produrre segnali di intermodulazione che finiscono nella banda di ricezione, dove il segnale ricevuto dall'antenna della stazione base è solitamente di potenza inferiore. Se il segnale di intermodulazione ha una potenza simile o superiore al segnale effettivamente ricevuto, il sistema può scambiare il segnale di intermodulazione per il segnale reale.
L'isolamento rappresenta la proporzione del segnale inviato a una porta (una polarizzazione) dell'antenna a doppia polarizzazione che appare nell'altra porta (l'altra polarizzazione).
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