Các thông số hiệu suất điện của anten truyền thông là gì?

Các thông số hiệu suất điện của anten truyền thông là những chỉ số quan trọng được sử dụng để đánh giá khả năng truyền tín hiệu, hiệu suất bức xạ và hiệu suất phối hợp trở kháng. Chúng có thể được phân loại chung như sau:

1. Tần số hoạt động và băng thông hoạt động

Băng thông của anten đề cập đến dải tần số mà trong đó tất cả các yêu cầu về hiệu suất của anten đều được đáp ứng. Tần số hoạt động đề cập đến tất cả các tần số nằm trong băng thông của anten.

Vì băng thông hoạt động bị giới hạn bởi nhiều thông số hiệu suất, nên băng thông hẹp nhất trong số đó sẽ được coi là băng thông hiệu dụng. Đối với ăng-ten tích hợp, băng thông bị giới hạn bởi các yếu tố như băng thông mẫu bức xạ và băng thông phân cực thường rộng hơn băng thông trở kháng. Một tiêu chí sơ bộ thường được sử dụng là dải tần số mà trong đó tỷ số sóng đứng điện áp (VSWR) vẫn nằm dưới một giới hạn nhất định.

2. Tỷ số sóng đứng điện áp (VSWR)

Khi trở kháng đầu vào của anten không khớp với trở kháng đặc trưng của đường truyền (tức là xảy ra hiện tượng không khớp), một phần công suất đầu vào sẽ bị phản xạ ngược trở lại. Tỷ số sóng đứng điện áp (VSWR) là một thông số quan trọng phản ánh mối quan hệ giữa công suất tới và công suất phản xạ.

VSWR có liên quan đến trở kháng đầu vào của anten. Trong một số trường hợp, tổn hao hồi tiếp (RL) hoặc hệ số phản xạ (Γ) được sử dụng thay thế; cả ba đều mô tả cùng một đặc tính. Mối quan hệ giữa chúng như sau:

Trong đó:

(P^-) là công suất phản xạ

(P^+) là công suất tới

(Z_L) là trở kháng đầu vào của anten.

(Z_0) là trở kháng đặc trưng của đường truyền.

(U^+) là điện áp tới

(U^-) là điện áp phản xạ

3. Mối quan hệ chuyển đổi logarit giữa suy hao hồi tiếp, VSWR và hệ số phản xạ

Suy hao hồi tiếp, VSWR và hệ số phản xạ là những cách biểu diễn khác nhau về hiệu suất phối hợp trở kháng và có thể được chuyển đổi theo logarit bằng cách sử dụng các công thức trên.

4. Trở kháng đầu vào

Trở kháng đầu vào là trở kháng tại các đầu cực đầu vào của anten. Trở kháng đầu vào của anten phải phù hợp với trở kháng đặc trưng của đường truyền và các đầu nối. Đối với anten trạm gốc thông tin di động, trở kháng đầu vào danh nghĩa thường là 50 Ω, điều này có nghĩa là trở kháng đặc trưng của đường truyền và các đầu nối cũng phải là 50 Ω.

5. Đạt được

Độ lợi anten thể hiện hiệu ứng tổng hợp của độ định hướng bức xạ và hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Nó được xác định bởi hai yếu tố chính: độ định hướng bức xạ và hiệu suất bức xạ.

Mức tăng thường được biểu thị bằng decibel (dB). Decibel là biểu diễn logarit của một tỷ lệ:

Ví dụ:

Đơn vị dBi biểu thị độ lợi so với một bộ bức xạ đẳng hướng lý tưởng. Trong một số trường hợp, dBd được sử dụng, biểu thị độ lợi so với một lưỡng cực nửa sóng. Mối quan hệ chuyển đổi là:

Ví dụ:

6. Kiểu bức xạ

Mô hình bức xạ là biểu diễn đồ họa về sự biến đổi của mật độ công suất bức xạ hoặc cường độ trường theo hướng không gian. Mô hình bức xạ bao gồm mô hình trên mặt phẳng ngang và mô hình trên mặt phẳng dọc.

Nhiều đặc tính của anten có thể được quan sát từ giản đồ bức xạ, chẳng hạn như anten là đa hướng hay định hướng, độ rộng chùm tia, góc nghiêng xuống, khả năng lấp đầy điểm cực tiểu và khả năng triệt tiêu búp sóng phụ. Để nâng cao hiệu suất bức xạ, tối ưu hóa giản đồ bức xạ là một phần quan trọng trong thiết kế anten.

Mô hình bức xạ 3D minh họa sự phân bố tín hiệu tổng thể trong không gian và cho phép quan sát cường độ tín hiệu theo mọi hướng.

Thông thường, mô hình bức xạ 2D được thu được bằng cách cắt mô hình 3D dọc theo các mặt phẳng XY, YZ và XZ, cung cấp đánh giá định lượng về sự phân bố cường độ tín hiệu trên các mặt phẳng này.