Jakie są parametry elektryczne anten komunikacyjnych?

Parametry wydajności elektrycznej anten komunikacyjnych to kluczowe wskaźniki służące do oceny zdolności transmisji sygnału, efektywności promieniowania i dopasowania impedancji. Można je ogólnie sklasyfikować w następujący sposób:

1. Częstotliwość robocza i szerokość pasma roboczego

Szerokość pasma anteny odnosi się do zakresu częstotliwości, w którym spełnione są wszystkie określone wymagania dotyczące wydajności anteny. Częstotliwość robocza odnosi się do wszystkich częstotliwości w paśmie anteny.

Ponieważ pasmo przenoszenia jest ograniczone wieloma parametrami wydajności, za pasmo efektywne należy przyjąć pasmo najwęższe spośród nich. W przypadku anten wbudowanych, pasma ograniczone czynnikami takimi jak pasmo charakterystyki promieniowania i pasmo polaryzacji są zazwyczaj szersze niż pasmo impedancji. Powszechnie stosowanym kryterium przybliżonym jest zakres częstotliwości, w którym współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) pozostaje poniżej określonej wartości granicznej.

2. Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR)

Gdy impedancja wejściowa anteny nie jest zgodna z impedancją charakterystyczną linii transmisyjnej (tj. występuje niedopasowanie), część mocy wejściowej jest odbijana. Współczynnik fali stojącej napięcia (VSWR) jest ważnym parametrem, który odzwierciedla zależność między mocą padającą a mocą odbitą.

SWR jest powiązany z impedancją wejściową anteny. W niektórych przypadkach zamiast tego stosuje się tłumienie odbicia (RL) lub współczynnik odbicia (Γ); wszystkie trzy opisują tę samą cechę. Ich zależności są następujące:

Gdzie:

(P^-) jest odbitą mocą

(P^+) to moc padająca

(Z_L) to impedancja wejściowa anteny

(Z_0) jest impedancją charakterystyczną linii transmisyjnej

(U^+) to napięcie padające

(U^-) jest napięciem odbitym

3. Logarytmiczne zależności konwersji między stratami odbicia, współczynnikiem SWR i współczynnikiem odbicia

Straty odbicia, współczynnik SWR i współczynnik odbicia to różne reprezentacje skuteczności dopasowania impedancji, które można przeliczyć logarytmicznie, korzystając z powyższych wzorów.

4. Impedancja wejściowa

Impedancja wejściowa to impedancja prezentowana na zaciskach wejściowych anteny. Impedancja wejściowa anteny powinna być dopasowana do impedancji charakterystycznej linii transmisyjnej i złączy. W przypadku anten stacji bazowych telefonii komórkowej nominalna impedancja wejściowa wynosi zazwyczaj 50 Ω, co oznacza, że impedancja charakterystyczna linii transmisyjnej i złączy również powinna wynosić 50 Ω.

5. Zysk

Zysk anteny to łączny efekt kierunkowości promieniowania i sprawności konwersji energii. Jest on określany przez dwa główne czynniki: kierunkowość promieniowania i sprawność promieniowania.

Wzmocnienie jest zazwyczaj wyrażane w decybelach (dB). Decybele są logarytmiczną reprezentacją stosunku:

Na przykład:

Jednostka dBi reprezentuje wzmocnienie względem idealnego radiatora izotropowego. W niektórych przypadkach używa się dBd, które reprezentuje wzmocnienie względem dipola półfalowego. Zależność konwersji jest następująca:

Na przykład:

6. Wzór promieniowania

Charakterystyka promieniowania to graficzna reprezentacja zmian gęstości mocy promieniowania lub natężenia pola w zależności od kierunku przestrzennego. Charakterystyki promieniowania obejmują charakterystyki w płaszczyźnie poziomej i pionowej.

Na podstawie charakterystyki promieniowania można określić wiele cech anteny, takich jak dookólność czy kierunkowość, szerokość wiązki, kąt pochylenia w dół, wypełnienie zerowe oraz tłumienie listków bocznych. Aby poprawić parametry promieniowania, optymalizacja charakterystyki promieniowania jest ważnym elementem projektowania anteny.

Trójwymiarowy wzór promieniowania obrazuje ogólny rozkład sygnału w przestrzeni i umożliwia obserwację siły sygnału we wszystkich kierunkach.

Dwuwymiarowy wzór promieniowania uzyskuje się zazwyczaj poprzez podzielenie wzoru trójwymiarowego wzdłuż płaszczyzn XY, YZ i XZ, co umożliwia ilościową ocenę rozkładu siły sygnału w tych płaszczyznach.