Anten Yönlülüğü Nedir?
Kısa cevap:Anten yönlülüğü, bir antenin yayılan gücü ideal bir izotropik radyasyon kaynağına kıyasla belirli bir yönde ne kadar yoğunlaştırdığını açıklar. İzotropik bir radyasyon kaynağının yönlülüğü 1 veya 0 dBi'dir.
Daha yüksek yönlülük, daha dar ve daha odaklı bir radyasyon deseni oluştururken, daha düşük yönlülük daha geniş bir açısal kapsama alanı sağlar. Yönlülük, radyasyon deseninin şekline bağlıdır ve anten kayıplarını içermez.
Normalleştirilmiş radyasyon deseni küresel koordinatlarda şu şekilde ifade edilebilir:
Normalleştirilmiş Radyasyon Deseni
Anten Yönlülük Formülü
Normalleştirilmiş bir radyasyon deseni, orijinal desenle aynı şekle sahiptir, ancak maksimum değeri 1'e ölçeklendirilmiştir. Anten yönlülüğü, şu şekilde yazılır:DMaksimum radyasyon yoğunluğunu, tüm yönlerdeki ortalama radyasyon yoğunluğuyla karşılaştırır.
Denklemin paydası, bir küre üzerinde entegre edilmiş toplam deseni temsil eder. Tepe değerini bu uzamsal ortalamaya bölmek, antenin enerjiyi ana yönünde ne kadar güçlü bir şekilde yoğunlaştırdığını gösterir.
Yönlülük ve Kazanç
Yönlülük yalnızca radyasyon deseninin nasıl yoğunlaştığını tanımlar. Anten kazancı, iletken ve dielektrik kayıplar da dahil olmak üzere radyasyon verimliliğini de hesaba katar.
İlişki şudur:G = ηD, NeresiGkazançtır,ηradyasyon verimliliğidir veDYönlülük, kayıpsız bir antenin kazancına eşittir; gerçek bir antende kazanç genellikle daha düşüktür. Her iki değer de genellikle izotropik bir radyatöre göre dBi cinsinden ifade edilir.
Yönlülük Hesaplama Örneği
Örnek olarak, iki antenin radyasyon deseni için aşağıdaki iki denklemi ele alalım.
Anten 1
Anten 2
Radyasyon Deseni ve Yönlülüğü
Aşağıdaki desenler kutup açısına göre değişiklik gösterir.θve azimut ile sabit kaldığı varsayılır. Anten 1 radyasyonunu daha geniş bir alana yayarken, Anten 2 enerjisini ana yönü etrafında daha fazla yoğunlaştırır.
Daha dar bir ana ışın, yayılan gücün daha yüksek oranda yoğunlaşmasını temsil ettiğinden, Anten 2'nin daha yüksek yönlülüğe sahip olması beklenmektedir.
Şekil 1. Normalleştirilmiş iki radyasyon deseninin karşılaştırılması. Daha yoğun olan desen daha yüksek yönlülüğe sahiptir.
Yönlülük Hesaplama Sonuçları
Yönlülük denklemini iki örnek desene uyguladığımızda şu sonuç elde edilir:
- Anten 1:D = 1,273 veya 1,05 dBi
- Anten 2:D = 2,707 veya 4,32 dBi
Anten 2, radyasyonunun tepe yönü etrafında daha yoğunlaşması nedeniyle daha yüksek yönlülüğe sahiptir. Gerçekleştirilebilir fiziksel bir anten olmaktan ziyade ideal bir model olmasına rağmen, 0 dBi referansı olarak izotropik bir radyatör kullanılmıştır.
Yüksek ve Düşük Yönlendirme Uygulamaları
Düşük yönlü antenlerGeniş açılı kapsama alanı sağlarlar ve mobil cihazlar, araç radyoları ve genel kablosuz erişim gibi sinyallerin farklı yönlerden gelebileceği durumlarda kullanışlıdırlar.
Yüksek yönlü antenlerEnerjiyi daha dar bir ışın demetine odaklarlar. Uydu bağlantıları, radar, uzaktan algılama ve istenen yönün bilindiği noktadan noktaya iletişim için tercih edilirler.
Aşağıdaki tabloda, çeşitli yaygın anten tipleri için yaklaşık yönlendirme aralıkları gösterilmektedir.
Tipik Anten Yönlülük Değerleri
| Anten tipi | Yaklaşık yönlendirme oranı | Yaklaşık yönlülük (dBi) |
|---|---|---|
| Kısa dipol | 1.5 | 1.76 |
| Yarım dalga dipol | 1.64 | 2.15 |
| Yama anteni | 3.2-6.3 | 5-8 |
| Boynuz anten | 10-100 | 10-20 |
| çanak anten | 10-10.000 | 10-40 |
Bu değerler temsili aralıklardır. Gerçek yönlülük frekansa, elektriksel boyuta, geometriye, aydınlatmaya ve çalışma koşullarına bağlıdır.
Anten Yönlülüğü Nasıl Ölçülür?
Yönlülük genellikle ölçülen bir radyasyon deseninden belirlenir. Test edilen anten, azimut ve yükseklik boyunca karakterize edilir ve elde edilen alan veya güç verileri, üç boyutlu bir desen oluşturmak için normalize edilir.
- İstenilen açısal aralıkta bağıl radyasyon seviyesini ölçün.
- Maksimum radyasyon yoğunluğunu belirleyin.
- Radyasyon desenini katı açı üzerinden entegre ederek uzamsal ortalamayı elde edin.
- Tepe yoğunluğunu ortalama yoğunluğa bölün ve sonucu oran olarak veya dBi cinsinden ifade edin.
Kontrollüanten testiRadyasyon desenlerini, kazancı, polarizasyonu ve yönlülüğü değerlendirirken yansımaları ve ölçüm belirsizliğini azaltmaya yardımcı olur.
Anten Boyutunun Yönlülüğü Nasıl Etkilediği
Elektriksel boyut, radyasyon desenini büyük ölçüde etkiler. Küçük, tek elemanlı bir anten normalde geniş bir ışın ve nispeten düşük yönlülük üretir. Etkin açıklığı dalga boyu cinsinden artırmak, bir antenin veya dizinin daha dar bir ışın oluşturmasına ve daha yüksek yönlülük elde etmesine olanak tanır.
- Daha düşük yönlendirme:Geniş alan kapsamı ve birden fazla yönden gelen sinyaller için kullanışlıdır.
- Daha yüksek yönlendirme yeteneği:Odaklanmış bağlantılar, geliştirilmiş açısal seçicilik ve ana ışın dışındaki sinyallerin reddedilmesi için kullanışlıdır.
Yönlülük yalnızca fiziksel boyutla belirlenmez. Geometri, akım dağılımı, dizi aralığı ve fazlaması, açıklık aydınlatması ve çalışma frekansı, nihai radyasyon desenini etkileyen faktörlerdir.
Daha dar bir ışın genellikle daha yüksek yönlendirme özelliğine karşılık gelir, ancak aynı zamanda daha hassas yönlendirme ve hizalama gerektirir. Yönlendirme, verimlilik ve elde edilen performans arasındaki ilişki için bkz.anten verimliliği ve kazancı.
Sıkça Sorulan Sorular
Anten yönlülüğü basitçe nasıl açıklanabilir?
Bu, bir antenin radyasyonu tek bir yönde ne kadar yoğunlaştırdığının, tüm yönlerdeki ortalama radyasyona kıyasla bir ölçüsüdür.
Anten yönlülüğü ile kazanç aynı şey midir?
Hayır. Yönlülük, desen yoğunluğunu tanımlarken, kazanç aynı zamanda radyasyon verimliliğini de içerir. Aralarındaki ilişki G = ηD'dir.
0 dBi yönlülük ne anlama gelir?
Bu, yönlülük oranı 1 olan ideal bir izotropik radyatöre karşılık gelir. Yönlülüğü dBi cinsinden ifade etmek için kullanılan referanstır.
Anten yönlülüğü nasıl artırılabilir?
Etkin elektriksel açıklığı genişleterek, reflektörler veya mercekler kullanarak, kontrollü genlik ve faza sahip diziler oluşturarak veya daha dar bir ana ışın üreten bir geometri seçerek yönlülük artırılabilir.
Daha yüksek yönlülük her zaman daha iyi bir anten anlamına mı gelir?
Hayır. Hedef yön bilindiğinde daha yüksek yönlendirme özelliği faydalıdır, ancak mobil veya çok yönlü uygulamalar için geniş kapsama alanı daha önemli olabilir. Doğru seçim, bağlantıya, kapsama alanına, bant genişliğine, verimliliğe ve kurulum gereksinimlerine bağlıdır.
Uygulamanız için bir anten seçimi veya testi konusunda yardım almak için,RF MISO ile iletişime geçinveya e-postainfo@rf-miso.com.
Yayın tarihi: 07-01-2023
