Ang directivity ay isang pangunahing parameter ng antenna. Ito ay isang sukatan kung paano ang pattern ng radiation ng isang directional antenna. Ang isang antenna na pantay ang radiation sa lahat ng direksyon ay magkakaroon ng directivity na katumbas ng 1. (Ito ay katumbas ng zero decibels -0 dB).
Ang tungkulin ng mga spherical coordinate ay maaaring isulat bilang isang normalized radiation pattern:
[Ekwasyon 1]
Ang isang normalized radiation pattern ay may parehong hugis gaya ng orihinal na radiation pattern. Ang normalized radiation pattern ay binabawasan ng magnitude kung saan ang pinakamataas na halaga ng radiation pattern ay katumbas ng 1. (Ang pinakamalaki ay ang equation [1] ng "F"). Sa matematika, ang pormula para sa directionality (type "D") ay isinusulat bilang:
Ito ay maaaring mukhang isang komplikadong directional equation. Gayunpaman, ang mga radiation pattern ng mga molekula ang may pinakamalaking halaga. Ang denominator ay kumakatawan sa average na power na na-radiate sa lahat ng direksyon. Ang equation ay isang sukatan ng peak radiated power na hinati sa average. Ito ang nagbibigay ng antenna directivity.
Paradigma ng direksyon
Bilang halimbawa, isaalang-alang ang susunod na dalawang equation para sa radiation pattern ng dalawang antenna.
Antena 1
Antena 2
Ang mga pattern ng radiation na ito ay naka-plot sa Figure 1. Pakitandaan na ang radiation mode ay isang function lamang ng polar angle na theta(θ). Ang pattern ng radiation ay hindi isang function ng azimuth. (Ang pattern ng azimuthal radiation ay nananatiling hindi nagbabago). Ang pattern ng radiation ng unang antenna ay hindi gaanong directional, kaysa sa pattern ng radiation ng pangalawang antenna. Samakatuwid, inaasahan naming mas mababa ang directivity para sa unang antenna.
Pigura 1. Diagram ng pattern ng radyasyon ng isang antena. May mataas na direksyon ba ito?
Gamit ang pormulang [1], maaari nating kalkulahin na ang antena ay may mas mataas na direktibidad. Para masuri ang iyong pag-unawa, isipin ang Figure 1 at kung ano ang direktibidad. Pagkatapos ay tukuyin kung aling antena ang may mas mataas na direktibidad nang hindi gumagamit ng anumang matematika.
Mga resulta ng pagkalkula ng direksyon, gamitin ang pormula [1]:
Kalkulasyon ng direksyonal na antena 1, 1.273 (1.05 dB).
Pagkalkula ng direksyonal na antena 2, 2.707 (4.32 dB).
Ang pagtaas ng direktibidad ay nangangahulugan ng mas nakatutok o directional antenna. Nangangahulugan ito na ang isang 2-receiving antenna ay may 2.707 beses na directional power ng peak nito kaysa sa isang omnidirectional antenna. Ang Antenna 1 ay makakakuha ng 1.273 beses na power ng isang omnidirectional antenna. Ang mga omnidirectional antenna ay ginagamit bilang isang karaniwang sanggunian kahit na walang umiiral na isotropic antenna.
Ang mga antenna ng cellphone ay dapat may mababang directivity dahil ang mga signal ay maaaring manggaling sa anumang direksyon. Sa kabaligtaran, ang mga satellite dish ay may mataas na directivity. Ang isang satellite dish ay tumatanggap ng mga signal mula sa isang nakapirming direksyon. Bilang halimbawa, kung kukuha ka ng satellite TV dish, sasabihin sa iyo ng kumpanya kung saan ito itutuon at matatanggap ng dish ang nais na signal.
Magtatapos tayo sa isang listahan ng mga uri ng antena at ang kanilang direktibidad. Ito ay magbibigay sa iyo ng ideya kung anong direksyon ang karaniwan.
Uri ng antena Karaniwang direktibidad Karaniwang direktibidad [decibel] (dB)
Maikling dipole antenna 1.5 1.76
Antena na may kalahating alon na dipole 1.64 2.15
Patch (microstrip antenna) 3.2-6.3 5-8
Antenna ng busina 10-100 10-20
Antena ng pinggan 10-10,000 10-40
Gaya ng ipinapakita ng datos sa itaas, ang direktibidad ng antenna ay lubhang nag-iiba-iba. Samakatuwid, mahalagang maunawaan ang direktibidad kapag pumipili ng pinakamahusay na antenna para sa iyong partikular na aplikasyon. Kung kailangan mong magpadala o tumanggap ng enerhiya mula sa maraming direksyon sa isang direksyon, dapat kang magdisenyo ng isang antenna na may mababang direktibidad. Ang mga halimbawa ng aplikasyon para sa mga antenna na may mababang direktibidad ay kinabibilangan ng mga radyo sa kotse, mga cell phone, at wireless Internet access sa computer. Sa kabaligtaran, kung gumagawa ka ng remote sensing o naka-target na paglilipat ng kuryente, kakailanganin ang isang highly directional antenna. Ang mga highly directional antenna ay magpapakinabang sa paglipat ng kuryente mula sa nais na direksyon at magbabawas ng mga signal mula sa mga hindi gustong direksyon.
Ipagpalagay na gusto natin ng low directivity antenna. Paano natin ito gagawin?
Ang pangkalahatang tuntunin ng teorya ng antenna ay kailangan mo ng isang antenna na maliit ang kuryente upang makagawa ng mababang directivity. Ibig sabihin, kung gagamit ka ng antenna na may kabuuang sukat na 0.25 - 0.5 wavelength, mababawasan mo ang directivity. Ang mga half-wave dipole antenna o half-wavelength slot antenna ay karaniwang may mas mababa sa 3 dB directivity. Ito ay kasingbaba ng isang directionality na makukuha mo sa pagsasagawa.
Sa huli, hindi natin maaaring gawing mas maliit ang mga antenna sa isang-kapat na wavelength nang hindi binabawasan ang kahusayan ng antenna at ang bandwidth nito. Tatalakayin ang kahusayan ng antenna at ang bandwidth ng antenna sa mga susunod na kabanata.
Para sa isang antenna na may mataas na directivity, kakailanganin natin ng mga antenna na may iba't ibang laki ng wavelength. Tulad ng mga satellite dish antenna at horn antenna na may mataas na directivity. Ito ay bahagyang dahil maraming wavelength ang haba ng mga ito.
Bakit ganoon? Sa huli, ang dahilan ay may kinalaman sa mga katangian ng Fourier transform. Kapag kinuha mo ang Fourier transform ng isang maikling pulso, makakakuha ka ng isang malawak na spectrum. Ang pagkakatulad na ito ay wala sa pagtukoy ng radiation pattern ng isang antenna. Ang radiation pattern ay maaaring ituring bilang ang Fourier transform ng distribusyon ng kuryente o boltahe sa kahabaan ng antenna. Samakatuwid, ang maliliit na antenna ay may malawak na radiation pattern (at mababang directivity). Mga antenna na may malaking pare-parehong boltahe o distribusyon ng kuryente Napakaraming directional pattern (at mataas na directivity).
E-mail:info@rf-miso.com
Telepono: 0086-028-82695327
Website: www.rf-miso.com
Oras ng pag-post: Nob-07-2023
