Antenna di rete 5G
Un passo! Antenna tutti i tipi di riepilogo della formula di calcolo
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Dopo aver introdotto i vari parametri importanti delle antenne , entriamo in un'area più profonda, ovvero le formule di calcolo relative ai parametri. Ogni formula porterà molta comodità prima e dopo l'installazione. Queste formule sono riassunte in questo numero, non solo possono risolvere varie domande durante l'uso, ma anche fornire idee per il successivo layout dell'antenna .
Il guadagno dell'antenna è un parametro per misurare il grado di direzionalità della mappa di direzione della radiazione dell'antenna. L'antenna ad alto guadagno darà la priorità a una direzione specifica del segnale di radiazione. Il guadagno dell'antenna è un fenomeno passivo, la potenza non viene aumentata dall'antenna, ma semplicemente ridistribuita in modo da fornire più potenza irradiata in una certa direzione rispetto a quella trasmessa da altre antenne isotropiche.
↓ Di seguito sono riportate alcune equazioni approssimative per il guadagno dell'antenna.
Antenna generale
G(dBi) = 10 Lg { 32000 / (2θ3dB,E × 2θ3dB,H)}
Nella formula, 2θ3dB,E e 2θ3dB,H sono rispettivamente la larghezza dei lembi dell'antenna nei due piani principali; 32000 è il dato statistico empirico.
Antenna parabolica
G (dBi) = 10Lg{4,5×(D/λ0)2}
Nella formula, D è il diametro del paraboloide; λ0 è la lunghezza d'onda di lavoro centrale; 4.5 è il dato statistico empirico.
Antenna omnidirezionale verticale
G(dBi) = 10 Lg { 2 L / λ0 }
Nella formula, L è la lunghezza dell'antenna; λ0 è la lunghezza d'onda di lavoro centrale.
La cosa più importante per la regolazione dell'antenna è la regolazione fine del suo angolo di inclinazione verso il basso (che può risolvere i problemi di copertura debole che si sovrappone alla copertura, ecc.). Quella che segue è un'introduzione al suo metodo di calcolo dell'angolo di inclinazione dell'antenna più originale.
La formula di calcolo dell'antenna per l'area ad alto traffico (area urbana).
Angolo di inclinazione dell'antenna = arctag(H/D) + angolo di metà potenza verticale / 2
Formula antenna per aree a basso servizio (zone rurali, suburbane, ecc.) .
Angolo di inclinazione dell'antenna = arctag (H/D)
Descrizione del parametro.
(1) angolo di inclinazione dell'antenna: l'angolo tra l'antenna e la direzione verticale.
(2) H: altezza dell'antenna. Può essere misurato direttamente.
(3) D: raggio di copertura cellulare. Generalmente il valore D è determinato dalla prova su strada, al fine di garantire la copertura, nel progetto effettivo, generalmente D dovrebbe essere maggiore per garantire la sovrapposizione della copertura tra le celle vicine.
(4) Angolo verticale di metà potenza: l'angolo verticale di metà potenza dell'antenna, generalmente 10 gradi.
Diagramma direzionale, il rapporto tra il valore massimo del lembo anteriore e posteriore è chiamato rapporto anteriore e posteriore, registrato come F / B . Prima e dopo la più grande, l'antenna dopo la radiazione (o ricezione) è più piccola. Prima e dopo il rapporto F/B è molto semplice da calcolare:
F / B = 10 Lg {(densità di potenza in avanti) / (densità di potenza all'indietro)}
Descrizione del parametro: i requisiti F / B del rapporto anteriore-posteriore dell'antenna, il suo valore tipico è (18 ~ 30) dB, circostanze speciali richiedono fino a (35 ~ 40) dB.
Il rapporto tra la tensione del segnale e la corrente del segnale all'ingresso dell'antenna è chiamato impedenza di ingresso dell'antenna. L'impedenza di ingresso ha una componente di resistenza Rin e una componente di reattanza Xin, cioè.
Zin = Rin + j Xin
L'esistenza della componente di reattanza ridurrà l'antenna dalla linea di alimentazione all'estrazione di potenza del segnale, pertanto, è necessario rendere la componente di reattanza il più lontano possibile per zero, ovvero l'impedenza di ingresso dell'antenna dovrebbe essere il più lontano possibile per pura resistenza.
Infatti, anche se l'antenna è ben progettata e messa in servizio, l'impedenza di ingresso contiene sempre un piccolo valore della componente di reattanza. Impedenza di ingresso e struttura dell'antenna, dimensioni e lunghezza d'onda, l'oscillatore simmetrico a semionda è l'antenna di base più importante.
La sua impedenza di ingresso è Zin = 73,1 + j42,5 (ohm).
Quando la lunghezza viene ridotta (3-5)%, la componente di reattanza può essere eliminata, in modo che l'impedenza di ingresso dell'antenna sia pura resistenza, quindi l'impedenza di ingresso è Zin = 73,1 ohm (75 ohm nominali). A rigor di termini, l'impedenza di ingresso dell'antenna puramente resistiva è solo per la frequenza del punto. A proposito, l'impedenza di ingresso dell'oscillatore piegato a semionda è quattro volte l'oscillatore simmetrico a semionda, ovvero Zin = 280 ohm (300 ohm nominali).
Il rapporto tra tensione e corrente in vari punti di una linea di trasmissione infinitamente lunga è definito come l'impedenza caratteristica della linea di trasmissione ed è indicato con Z. La formula per calcolare l'impedenza caratteristica di un cavo coassiale è
Z. = [60/√εr] × Log ( D/d ) [ohm
Nella formula, D è il diametro interno della rete di rame del conduttore esterno del cavo coassiale; d è il diametro esterno del nucleo del cavo coassiale; εr è la costante dielettrica relativa del mezzo isolante tra i conduttori. Nota: Di solito Z. = 50 ohm, ci sono anche Z. = 75 ohm.
Dalla formula precedente, è facile vedere che l'impedenza caratteristica della linea di alimentazione è correlata solo al diametro del conduttore D e d e alla costante dielettrica εr tra i conduttori, ma non alla lunghezza della linea di alimentazione, alla frequenza operativa e all'impedenza di carico collegata al terminale della linea di alimentazione.
La trasmissione del segnale nell'alimentatore, oltre alla perdita resistiva del conduttore, c'è una perdita dielettrica del materiale isolante. Queste due perdite aumentano con l'aumentare della lunghezza dell'alimentatore e della frequenza di lavoro. Pertanto, un layout ragionevole dovrebbe essere il più corto possibile per ridurre la lunghezza dell'alimentatore.
L'entità della perdita per unità di lunghezza è indicata dal coefficiente di attenuazione β, la cui unità è dB/m (decibel/metro), l'unità sulle specifiche tecniche del cavo maggiormente utilizzato dB/100m (decibel/cento metri).
Lascia che la potenza in ingresso all'alimentatore sia P1, la potenza in uscita dalla lunghezza dell'alimentatore L (m) sia P2, la perdita di trasmissione TL può essere espressa come segue.
TL = 10 × Lg (P1/P2) (dB)
Il coefficiente di attenuazione è: β = TL / L ( dB / m )
In caso di disadattamento, sulla linea di alimentazione esistono sia onde incidenti che onde riflesse. Nel punto in cui le onde incidente e riflessa sono nella stessa fase, le ampiezze di tensione si sommano all'ampiezza di tensione massima Vmax , formando una rete d'onda; mentre nel punto in cui le onde incidente e riflessa sono in fase opposta le ampiezze di tensione si sottraggono all'ampiezza di tensione minima Vmin , formando un nodo d'onda. I valori di ampiezza di altri punti si trovano tra la pancia dell'onda e il nodo dell'onda. Questa onda sintetica è chiamata onda stazionaria.
A, il rapporto tra la tensione dell'onda riflessa e l'ampiezza della tensione dell'onda incidente è chiamato coefficiente di riflessione, indicato come R.
R = ampiezza dell'onda riflessa / ampiezza dell'onda incidente = (ZL - Z0) / (ZL + Z0 )
In secondo luogo, il rapporto tra la tensione della pancia dell'onda e l'ampiezza della tensione della sezione d'onda è chiamato coefficiente dell'onda stazionaria, noto anche come rapporto dell'onda stazionaria della tensione, noto come VSWR : VSWR = ampiezza della tensione della pancia dell'onda.
VSWR = Vmax / Vmin = (1 + R) / (1-R)
Più vicini sono l'impedenza di carico terminale ZL e l'impedenza caratteristica Z0, minore è il coefficiente di riflessione R, più il VSWR è vicino a 1 e migliore è la corrispondenza.
