מהם פרמטרי הביצועים החשמליים של אנטנות תקשורת?

פרמטרי הביצועים החשמליים של אנטנות תקשורת הם אינדיקטורים מרכזיים המשמשים להערכת יכולת העברת אותות, יעילות קרינה וביצועי התאמת עכבה. ניתן לסווג אותם באופן כללי כדלקמן:

1. תדר פעולה ורוחב פס פעולה

רוחב הפס של אנטנה מתייחס לטווח התדרים שבו מתקיימות כל דרישות הביצועים של האנטנה שצוינו. תדר הפעולה מתייחס לכל התדרים הנמצאים בתוך רוחב הפס של האנטנה.

מכיוון שרוחב הפס התפעולי מוגבל על ידי פרמטרים רבים של ביצועים, יש לקחת את רוחב הפס הצר ביותר מביניהם כרוחב הפס האפקטיבי. עבור אנטנות מובנות, רוחב פס המוגבל על ידי גורמים כגון רוחב פס של דפוס קרינה ורוחב פס של קיטוב הוא בדרך כלל רחב יותר מרוחב הפס של העכבה. קריטריון גס נפוץ הוא טווח התדרים שבו יחס גל העמיד של המתח (VSWR) נשאר מתחת למגבלה מוגדרת.

2. יחס גל עומד מתח (VSWR)

כאשר עכבת הקלט של האנטנה אינה תואמת את העכבה האופיינית של קו התמסורת (כלומר, מתרחשת חוסר התאמה), חלק מהספק הקלט מוחזר בחזרה. יחס גל העמידה של המתח (VSWR) הוא פרמטר חשוב המשקף את הקשר בין הספק הפוגע להספק המוחזר.

VSWR קשור לעכבת הקלט של האנטנה. במקרים מסוימים, משתמשים במקום זאת באובדן החזרה (RL) או במקדם ההחזרה (Γ); שלושתם מתארים את אותו מאפיין. היחסים ביניהם הם כדלקמן:

איפה:

(P^-) הוא ההספק המוחזר

(P^+) הוא עוצמת האירוע

(Z_L) הוא עכבת קלט האנטנה

(Z_0) הוא העכבה האופיינית של קו ההולכה

(U^+) הוא מתח הפגיעה

(U^-) הוא המתח המוחזר

3. יחסי המרה לוגריתמיים בין הפסדי החזרה, VSWR ומקדם ההחזרה

אובדן החזרה, VSWR ומקדם ההחזרה הם ייצוגים שונים של ביצועי התאמת עכבה וניתן להמיר אותם באופן לוגריתמי באמצעות הנוסחאות לעיל.

4. עכבת קלט

עכבת הקלט היא העכבה המוצגת במסופי קלט האנטנה. עכבת הקלט של האנטנה צריכה להיות מותאמת לעכבה האופיינית של קו התמסורת והמחברים. עבור אנטנות של תחנות בסיס לתקשורת ניידת, עכבת הקלט הנומינלית היא בדרך כלל 50 Ω, מה שאומר שהעכבה האופיינית של קו התמסורת והמחברים צריכה להיות גם היא 50 Ω.

5. רווח

הגבר האנטנה מייצג את ההשפעה המשולבת של כיווניות הקרינה ויעילות המרת האנרגיה. הוא נקבע על ידי שני גורמים עיקריים: כיווניות הקרינה ויעילות הקרינה.

הגבר מבוטא בדרך כלל בדציבלים (dB). דציבלים הם ייצוג לוגריתמי של יחס:

לדוגמה:

היחידה dBi מייצגת הגבר יחסית לרדיאטור איזוטרופי אידיאלי. במקרים מסוימים, נעשה שימוש ב-dBd, המייצג הגבר יחסית לדיפול חצי גל. יחס ההמרה הוא:

לדוגמה:

6. דפוס קרינה

דפוס הקרינה הוא ייצוג גרפי של האופן שבו צפיפות ההספק המוקרנת או עוצמת השדה משתנה עם כיוון המרחב. דפוסי קרינה כוללים דפוסים במישור האופקי ודפוסים במישור האנכי.

ניתן לצפות במאפייני אנטנה רבים מדפוס הקרינה, כגון האם האנטנה רב-כיוונית או כיוונית, רוחב האלומה, זווית ההטיה כלפי מטה, מילוי אפס ודיכוי אונות צד. כדי לשפר את ביצועי הקרינה, אופטימיזציה של דפוס הקרינה היא חלק חשוב בתכנון האנטנה.

תבנית קרינה תלת-ממדית ממחישה את התפלגות האות הכוללת במרחב ומאפשרת תצפית על עוצמת האות בכל הכיוונים.

תבנית קרינה דו-ממדית מתקבלת בדרך כלל על ידי חיתוך התבנית התלת-ממדית לאורך מישורי XY, YZ ו-XZ, המספקת הערכה כמותית של התפלגות עוצמת האות במישורים אלה.