Жаңалықтар - Антенна теориясы – Негізгі параметрлер

Бұл тарауда байланыс жүйелеріндегі антенналардың рөлін жақсырақ түсінуге бағытталған сымсыз байланыстың негізгі параметрлері таныстырылады. Сымсыз байланыс электромагниттік толқындар түрінде жүзеге асырылады, сондықтан толқындардың таралу сипаттамаларын түсіну маңызды.

Бұл тарауда біз келесі параметрлерді талқылаймыз:

• Жиілік
• Толқын ұзындығы
• Импеданс сәйкестігі
• VSWR және шағылысқан қуат
•Өткізу қабілеті
• Пайыздық өткізу қабілеттілігі
• Радиация қарқындылығы

Енді оларды егжей-тегжейлі қарастырайық.

Жиілік:

Стандартты анықтамаға сәйкес, жиілік - уақыт бірлігіндегі толқынның қайталану саны. Қарапайым тілмен айтқанда, жиілік оқиғаның қаншалықты жиі болатынын сипаттайды. Периодты толқын әрбір T секунд сайын (бір кезең) қайталанады, ал оның жиілігі T уақыт кезеңіне кері шама.

Математикалық тұрғыдан алғанда, ол келесідей көрінеді:

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

•F периодты толқынның жиілігін білдіреді, ал

•T – бір толық циклді аяқтауға қажетті уақыт.

Жиілік герцпен өлшенеді, қысқартылған түрде Гц деп аталады.

Жоғарыдағы суретте синусоидалық толқын көрсетілген, кернеуді (мВ) уақыт функциясы ретінде (мс) көрсетеді. Бұл толқын формасы әрбір 2т миллисекунд сайын қайталанады; сондықтан оның периоды T = 2т мс, ал жиілігі f = 1/(2т) кГц.

Толқын ұзындығы:

Стандартты анықтамаға сәйкес, екі қатарлы шың немесе екі қатарлы ойпат арасындағы қашықтық толқын ұзындығы деп аталады.

Қарапайым тілмен айтқанда, толқын ұзындығы - екі көршілес оң шың немесе екі көршілес теріс шың арасындағы қашықтық. Төмендегі суретте толқын ұзындығы (λ) және амплитудасы белгіленген периодты толқын формасы көрсетілген. Жиілік неғұрлым жоғары болса, толқын ұзындығы соғұрлым қысқа болады және керісінше.

Толқын ұзындығының формуласы:

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

•λ толқын ұзындығын білдіреді

•C – жарық жылдамдығы (секундына 3 есе 10^8$ метр)

•F – жиілік

Толқын ұзындығы λ ұзындық бірліктерінде, мысалы, метр, фут немесе дюйммен өрнектеледі. Жиі қолданылатын бірлік - метр.

Импеданс сәйкестігі:

Стандартты анықтамаға сәйкес, импеданс сәйкестігі таратқыштың импедансы қабылдағыштың импедансына шамамен тең болған кезде орын алады.

Антенна мен тізбек арасында кедергілерді сәйкестендіру қажет. Антенна мен қабылдағыш немесе таратқыш арасындағы қуаттың максималды берілуіне қол жеткізу үшін антеннаның, тарату желісінің және тізбектің кедергілерін сәйкестендіру қажет.

Сәйкестендіру қажеттілігі
Резонанстық құрылғылар белгілі бір тар жолақты жиіліктерде оңтайлы шығыс сигналын бере алады. Резонанстық құрылғы ретінде антеннаның импедансы дұрыс сәйкестендірілген кезде шығыс сигналының жақсырақ өнімділігіне қол жеткізе алады.

• Антеннаның кедергісі бос кеңістіктің кедергісіне сәйкес келгенде, антенна шығаратын қуат тиімді түрде беріледі

• Қабылдағыш антенна үшін оның шығыс кедергісі қабылдау күшейткіш тізбегінің кіріс кедергісіне сәйкес келуі керек

•Таратушы антенна үшін оның кіріс кедергісі таратушы күшейткіштің шығыс кедергісіне, сондай-ақ тарату желісінің сипаттамалық кедергісіне сәйкес келуі керек

Кедергі Z белгісімен белгіленетін Оммен өлшенеді.

VSWR және шағылысқан қуат：

Стандартты анықтамаға сәйкес, тұрған толқындағы максималды кернеудің минималды кернеуге қатынасы кернеудің тұрған толқын қатынасы (VSWR) деп аталады.

Антеннаның, тарату желісінің және тізбектің кедергілері сәйкес келмеген кезде, қуат тиімді түрде сәулеленбейді; оның орнына қуаттың бір бөлігі кері шағылысады.

Негізгі сипаттамалары –

•Кемпеданс сәйкессіздігінің дәрежесін көрсететін параметр кернеудің тұрақты толқын қатынасы (VSWR) деп аталады.

•VSWR кернеудің тұрақты толқын қатынасын білдіреді және әдетте SWR деп те аталады

• Импеданс сәйкессіздігі неғұрлым үлкен болса, VSWR мәні соғұрлым жоғары болады

• Тиімді сәулеленуге қол жеткізу үшін VSWR идеалды мәні 1:1 құрайды.

• Шағылысқан қуат дегеніміз - тура қуаттың босқа кеткен бөлігін білдіреді. Шағылысқан қуат және VSWR негізінен бірдей физикалық құбылысты әртүрлі көзқарастардан сипаттайды.

Өткізу қабілеті:

Стандартты анықтамаға сәйкес, белгілі бір байланыс үшін бөлінген белгілі бір толқын ұзындығы диапазонындағы жиілік диапазоны өткізу қабілеті деп аталады.

Сигнал берілгенде немесе қабылданғанда, ол белгілі бір жиілік диапазонында жұмыс істейді. Бұл нақты жиілік диапазоны тарату кезінде басқа сигналдардың кедергісін болдырмау үшін белгілі бір сигналға тағайындалады.

•Өткізу қабілеті сигнал берудің жоғары жиілікті және төмен жиілікті шектері арасындағы жиілік диапазонын білдіреді

•Өткізу қабілеті бөлінгеннен кейін, оны басқалар пайдалана алмайды

• Бүкіл спектр өткізу қабілеттілігі сегменттеріне бөлінген, олардың әрқайсысы әртүрлі таратқыштарға тағайындалған

Біз талқылаған өткізу қабілетін абсолютті өткізу қабілеті деп те атауға болады.

Пайыздық өткізу қабілеттілігі:

Стандартты анықтамаға сәйкес, абсолютті өткізу қабілеттілігінің оның орталық жиілігіне қатынасы пайыздық өткізу қабілеттілігі деп аталады.

Сигнал күші ең жоғары деңгейге жететін диапазондағы жиілік резонанстық жиілік деп аталады, ол диапазонның орталық жиілігі деп те аталады және fC деп белгіленеді.

•Жолақтың жоғары және төменгі жиіліктері сәйкесінше fH және fL деп белгіленеді

• Абсолютті өткізу қабілеттілігі fH − fL арқылы беріледі

•Жиілік диапазонының енін бағалау үшін оның бөлшек өткізу қабілеттілігін немесе пайыздық өткізу қабілеттілігін есептеу қажет

Өткізу қабілеттілігінің пайызы компонент немесе жүйе өңдей алатын жиілік ауытқуларының диапазонын түсіну үшін есептеледі.

•fH жоғары жиілікті білдіреді

•fL төменгі жиілікті білдіреді

•fc орталық жиілікті білдіреді

Өткізу қабілеттілігінің пайыздық көрсеткіші неғұрлым үлкен болса, арнаның өткізу қабілеттілігі соғұрлым кең болады.

Радиация қарқындылығы:

Сәулелену қарқындылығы бірлік қатты бұрышқа шаққандағы сәулелену қуаты ретінде анықталады.

Антенна белгілі бір бағыттар бойынша қарқынды сәулеленеді, бұл оның максималды сәулелену қарқындылығына сәйкес келеді. Сәулеленудің мүмкін болатын максималды диапазоны сәулелену қарқындылығымен сипатталады.

Математикалық өрнек
Сәулелену қарқындылығы сәулелену қуатының тығыздығын радиалды қашықтықтың квадратына көбейту арқылы алынады: