Знаете ли ефективността на антената?

Антената е електрически компонент, който е необходим за предаване и приемане на електромагнитни енергия от пространството, което го заобикаля, за да се установи безжична връзка между двама или повече устройства. Разнообразието от устройства, използващи безжична комуникация, е огромно, например мобилни телефони, базови станции и безжични локални мрежови връзки (WLAN). Защото голямото разнообразие от устройства, които използват антена, са необходими и налични множество видове антени. Производителността на антената като цяло се характеризира с някои основни термини, като антена ефективност и печалба. В тази статия са тези основни характеристики на антената и техните определения въведено.

Антените имат много различни атрибути и вида на антената, която е необходима, зависи от много характеристики. Един от основните атрибути е работната честота или честотите. някои машинно-машинните (M2M) антени може да работят само в една лента ISM, докато съвременните мобилни устройства телефоните или лаптопните донгли може да имат почти десет операционни ленти, които всички трябва да бъдат внедрени в едно устройство. Изборът на работна честота за определени антени отчасти определя материал, който може да се използва за производство на антената. Материалите включват гъвкава, керамична, стоманена плоча,FR-4 или някакъв теленен материал.

Видът на антенния елемент е друг важен атрибут. За реализиране на няколко честоти често се използват ленти в един антенн елемент, плоски обърнати F-антени (PIFA), но монополите с паразитни елементи също са добре известни. Тези основни антенни структури, заедно с традиционните обърнати F-антени (IFA), могат да се използват и в керамични антени. С по-нови безжичните технологии, изборът на работни честоти се разширява и се разпределя честота лентите стават все по-ниски, което създава търсене на повече антена и обем на устройството при време, когато потребителите искат неща по-малки, особено с ръчни и преносими устройства. то е антената, която поема основната тежест за ограничаване на размера. Следователно физически размер има придобива все по-голямо значение в дизайна на антената.

Други атрибути включват ефективността на антената, която се оценява по резонанс честотна лента. Естествено трябва антената да покрие всички предвидени честотни диапазони с достатъчно ниска съпротивление на захранващия порт за антена и достатъчно висока радиационна ефективност Макар че резонансната честотна лента може да бъде първоначално проверена с мрежов анализатор (съпоставяне на импеданса), a по-смислена оценка се извършва в анехогенна камера, използвайки пасивно или активно устройство за вземете точно измерване на ефективността на антената.

Измерванията на пасивната антена се извършват за пасивни устройства по време на процеса на научноизследователска и развойна дейност някои насоки за развитието на антената. Това е много полезна информация по време на R&D процеса на антената, тъй като той насочва дизайнерите към окончателно решение за антената.Пасивното устройство може да бъде някакъв вид макет и не е задължително да работи тъй като идеята в това е да се сравняват различни антенни решения помежду си. Крайното устройство оценка на производителността обаче трябва да се направи с напълно функционално активно устройство. Това разкрива дали има някаква намеса, причинена от самото устройство при работата на антената. който и да е проблемите естествено трябва да бъдат елиминирани. При активните измервания човек измерва общото излъчване мощност (TRP) и обща изотропна чувствителност (TIS) на устройството. Тези цифри комбинират производителност на антената с радио способността на устройството. TRP стойността показва нивото на мощност, което радиото на устройството може да доставя през антената до околното пространство. TIS показва способността на радиото да долавя входящи сигнали с ниско ниво на мощност. Тези две важни параметрите се определят от мобилните оператори и техните изисквания трябва да бъдат изпълнени предварително до проектираното устройство, което се пуска на пазара. Като се уверите, че антената работи с достатъчно голяма ефективност в целия работен диапазон или групи с активно устройство, гарантира, че антената и цялото радио на устройството са с добро качество.  

Някои допълнителни показатели за оценка на антената, като стойност на съотношението на стояща вълна (SWR), изолация между антенните елементи и съпротивлението на антената, съответстващо на захранващата линия, са характеристики, които се проверяват с мрежов анализатор. В някои случаи усилване (насоченост) и поляризация на антената са важни атрибути. Показателите за тях могат да бъдат определени в анехогенна камера.За мулти-радио устройства изолацията между антенните елементи играе много важна роля, тъй като изолацията между антените трябва да се поддържа възможно най-високо. В съвременните приложения на 4G, които може да включва множество антени, работещи в един и същ честотен диапазон (MIMO), корелацията между антенните елементи трябва да бъде сведена до минимум. Корелация на антената може да бъде изчислени с помощта на данните, събрани от измерванията на ефективността на антената. С мобилни устройства които имат човешки оператор, за измерване на скоростта се определя специфична скорост на абсорбция (SAR) при която енергията се абсорбира от тялото на потребителя при излагане на електромагнитно поле. SAR
измерванията се извършват от оторизирани изпитвателни лаборатории, оборудвани със специални устройства и знания за тези силно контролирани измервания. 


Излъчена ефективност

Излъчваната ефективност е мярка за мощността, излъчвана през антената като електромагнитна вълна към захранването, подадено към терминалите на антената. Ако може да се направи антена, която да бъде тотална идеален електрически компонент, той би преобразил цялата енергия, подадена към неговите клеми, в излъчваща електромагнитна енергия, която се разпространява в околното пространство. Това е възможно само в теория и по този начин в реалния живот част от захранването към антенните клеми винаги се губи. За например несъответствието между антенния елемент и захранващата мрежа причинява захранване загуби. Също така действителният антенен материал губи енергия само по своята същност и създава непреднамерено топлина. Всички заедно тези загуби водят до ситуации, при които антената излъчва ефективност в действителност операцията винаги е под 100% (равна на 0 dB). Ефективността на антената се измерва в анехогенна камера чрез подаване на малко мощност към подложките за подаване на антената и измерване на силата на излъченото електромагнитно поле в околното пространство. Добра антена, като цяло, излъчва 50 - 60% от подадената към него енергия (-3 до -2.2dB).

Ефективността на антената е полезна и информативна мярка за „икономична ефективност на антената“. С бърз поглед способността на антената да използва захранването, подадено към връзките, може се оценява и количеството мощност, необходимо от радиомодула, може да бъде определено в за да се постигне определено ниво на изпълнение. Ефективността на антената не взема предвид радиацията посоката и по този начин е полезен показател за ефективност за измерване на ефективността на мобилните устройства, които имат насочен радиационен модел. В мобилните устройства няма конкретни посочена е посоката на излъчване. От друга страна, ако антената трябва да излъчва в определена посока (т.е. антената е проектирана да има някои директивни характеристики в нея радиационна схема), тогава усилването на антената е показател за по-добра ефективност.

Възможно е антена да има добра ефективност, но в някаква конкретна посока или посока радиационният модел има нула и поради това не се записва радиация в тази конкретна посока. 

Печалба

Gain е антенна мярка, която комбинира ефективността на антената и нейната насоченост в едно цяло фигура. Насочеността означава, че антената излъчва с по-голяма ефективност към една конкретна посока в заобикалящото го пространство, отколкото към другите. Абсолютната печалба на антената се определя като съотношение на интензитета на излъчване в дадена посока спрямо интензитета на излъчване, който би се получил, ако мощността, приета от антената, се излъчваше равномерно във всички посоки на околното пространство (т.е. изотропно). Ако не е посочена конкретна посока, се използва посоката на максимално излъчване за определяне на печалба. Самото насочване е доста близо до това, но всъщност то описва само насочени свойства на антената и следователно се контролира само от модела. Терминът „Усилването на антената“ всъщност е малко подвеждащо, защото антената е пасивен компонент, който го прави
нямат никакви усилващи характеристики.

Моделът на излъчване на антената понякога е нарочно насочен в някаква специфична посока. тези т. нар. насочени антени се използват обикновено в базовите станции, но и в някои други приложения като GPS, където някои желателни характеристики са желателни. Тъй като GPS сателитите са в небето, антената трябва да има най-голяма излъчваща ефективност към горно полукълбо. Коефициентът на усилване се измерва в анехогенна камера чрез подаване на известна мощност към антена и след това измерване на силата на излъчваното електромагнитно поле в различни ъгли от заобикалящото пространство. От тези данни се определя посоката на максимална радиация. 

Използването на усилването като мярка за производителност, дори и за насочени антени, има някои недостатъци. За повечето мобилни терминали ориентацията им спрямо най-близката базова станция е съвпадение. Сигналът се разсейва и отразява няколко пъти от основно всеки обект по пътя му от базовата станция до мобилния терминал. От гледна точка на антената това означава, че сигнал, пристигащ до приемника, може почти да пристигне от всяка посока на заобикалящото пространство и не може да се определи предварително оптималната посока за приемане на сигнала. По този начин в мобилни антени, моделът на излъчване на антената трябва да бъде проектиран възможно най-насочено, което го прави еднакво ефективно във всички посоки. Факт е, че антена с голяма стойност на усилване в някаква конкретна посока може да не приемат много добре сигналите, пристигащи от други посоки. 

Oбобщение

Коефициентът на усилване е най-разпространеният начин за измерване на ефективността на антената и следователно на изпълнение на антена. Въпреки това, печалбата не измерва общата ефективност на антената. Той определя само ефективността на излъчваната мощност в една посока. Не казва нищо за нивото на ефективност, което антената постига във всички останали посоки около антена. Това е добре, ако това е приложение, където целият или по-голямата част от изхода от антената се нуждае да бъде насочена към определено място и местоположението на предаващата антена е фиксирано с по отношение на приемащите антени. Ако, от друга страна, както в много други безжични приложения включително използването на мобилни телефони, сигналът, излъчван от антената, трябва да бъде еднакъв силен в повече от една посока, тогава печалбата е лоша мярка за изпълнение. Макар че производителността може да е добра, когато сигналът е насочен към посоката на максимална производителност, тя може да бъде слаба, несъществуваща и / или влошена в други области. Дори ако сигналът е еднакъв
силен във всички посоки, печалбата не дава мярка за определяне на това.

Тъй като все повече има повече приложения, които изискват ненасочен сигнал, компаниите използват излъчваната ефективност като предпочитания метод за изпитване. С излъчена ефективност човек може определете каква е ефективността и производителността за всички области около антената. Това знанията позволяват на инженера да прецени дали антената ще отговаря на параметрите на работа или ако е необходимо да се проектира антена, която дава максимална ефективност на антената равномерно или до няколко посоки, а не само в една посока. Антената трябва да има възможно най-насочен радиационен модел, тъй като вероятността за ъгъл на пристигане на сигнала е равномерно разпределен по цялото пространство. 

Остави съобщение 

Списък на ЛС