I. Basiseigenschappen van radiogolven WWW.WHWIRELESS.COM Geschatte leestijd: 15 minuten 1.1 Definitie van radiogolven Radiogolven dienen als drager van signalen en energie, gegenereerd door de wederzijdse koppeling van oscillerende elektrische en magnetische velden, volgens de wet van wisselende koppeling: "elektriciteit genereert magnetisme en magnetisme genereert elektriciteit". Tijdens de propagatie staan de elektrische en magnetische velden altijd loodrecht op elkaar en beide loodrecht op de voortplantingsrichting van de golf, waardoor ze **transversale elektromagnetische golven (TEM-golven)** worden genoemd. Ze worden opgewekt door hoogfrequente oscillerende circuits: wanneer de stroom in een circuit snel verandert, wordt er een wisselend elektromagnetisch veld opgewekt in de omringende ruimte. Zodra dit elektromagnetische veld zich losmaakt van de golfbron, plant het zich voort door de ruimte in de vorm van radiogolven, zonder afhankelijk te zijn van een medium – ze kunnen zelfs in een vacuüm zenden. 1.2 Verband tussen golflengte, frequentie en voortplantingssnelheid De kernformule die het verband beschrijft tussen de golflengte (λ), de frequentie (f) van radiogolven en hun voortplantingssnelheid (lichtsnelheid \( C \) in vacuüm, ongeveer \( 3×10^8 \, \text{m/s} \)) is: \[ \lambda = \frac{C}{f} \] **Belangrijkste conclusie**: In hetzelfde medium zijn frequentie en golflengte strikt omgekeerd evenredig: hoe hoger de frequentie, hoe korter de golflengte. Deze relatie bepaalt direct de ontwerpafmetingen van antennes: bijvoorbeeld de golflengte van een 2,4 GHz wifi Het signaal is ongeveer 12,5 cm, wat overeenkomt met een halvegolfdipoolantennelengte van ongeveer 6,25 cm; voor een 700 MHz Voor laagfrequente communicatiesignalen is de golflengte ongeveer 42,8 cm, waardoor een halve-golflengtedipool van 21,4 cm nodig is. Bovendien is de elektrische prestatie van een antenne (zoals stralingsrendement, versterking en impedantie) rechtstreeks gerelateerd aan de **elektrische lengte** (de verhouding tussen de fysieke lengte en de golflengte). In de praktijk moet de vereiste elektrische lengte worden omgerekend naar de specifieke fysieke lengte om ervoor te zorgen dat de antenne correct functioneert. 1.3 Polarisatie van radiogolven Polarisatie verwijst naar de wetmatigheid van de variatie in de richting van het elektrische veld tijdens de voortplanting van een radiogolf, bepaald door het ruimtelijke bewegingstraject van de elektrische veldvector, waardoor een compleet spectrum ontstaat: **Circulaire polarisatie ← Elliptische polarisatie → Lineaire polarisatie**. De belangrijkste kenmerken en toepassingsscenario's van de drie zijn als volgt: - **Lineaire polarisatie**: De richting van het elektrische veld blijft constant, dit is de meest gebruikte polarisatievorm. Een golf met een elektrisch veld loodrecht op de grond is een **verticaal gepolariseerde golf**, die een sterke weerstand biedt tegen reflectie-interferentie van de grond en geschikt is voor m...

Classificatie van array antennes . WWW.WHWIRELESS.COM Geschatte leestijd: 15 minuten Arrayantennes worden doorgaans gecategoriseerd op basis van de opstelling van hun afzonderlijke elementen. Lineaire array: Een array van antenne-elementen die in een rechte lijn zijn gerangschikt, met een onderlinge afstand die gelijk of ongelijk kan zijn. Deze arrays kunnen verder worden onderverdeeld in arrays met randverlichting en arrays met eindverlichting, afhankelijk van de richting waarin de stralingsenergie wordt geconcentreerd. Planaire array: Een array van antenne-elementen die in het midden van één vlak zijn gerangschikt. Als alle elementen in een planaire array in een rechthoekig raster zijn gerangschikt, wordt dit een rechthoekige array genoemd; als alle middelpunten van de elementen zich op concentrische cirkels of elliptische ringen bevinden, wordt dit een circulaire array genoemd. Planaire arrays kunnen ook arrays met gelijke of ongelijke tussenruimte hebben. Conforme antennesystemen: antennesystemen die aan de drager zijn bevestigd en zich daaraan aanpassen. Cilindrische, bolvormige en kegelvormige antennesystemen zijn allemaal voorbeelden van conforme antennesystemen. Array-antenne eenheidsconfiguratie. Lineaire antenne Antenne-elementen: dipoolantennes, monopoolantennes, ringvormige elementen (zoals sleufantennes) en spiraalvormige elementen. Membraanelementen: hoornantenne-elementen, open-sleuf golfgeleider-elementen, microstrip patch-elementen. Hybride en gespecialiseerde elementen: Yagi-Uda-eenheden, logaritmisch-periodieke dipoolantenne-eenheden, medium-resonantie-antenne-eenheden, metasurface-/metamateriaal-eenheden. De theoretische basis van array-antennes. ① Principe van interferentie en superpositie van elektromagnetische golven: Antenne-arrays kunnen stralingskarakteristieken creëren die verschillen van die van conventionele individuele antennes. Een van de belangrijkste redenen hiervoor is dat de elektromagnetische golven die door meerdere coherente stralingseenheden worden uitgezonden, interfereren en elkaar in de ruimte overlappen, waardoor sommige gebieden een verhoogde straling ervaren en andere een verlaagde straling. Dit resulteert in een herverdeling van de constante totale stralingsenergie over verschillende ruimtelijke gebieden. ② Het productstelling van richtingsdiagrammen: Onder verreveldomstandigheden is de algehele genormaliseerde richtingsfunctie van een antenne Een array bestaande uit meerdere identieke elementen, aangeslagen met een vaste amplitude en fase, en gerangschikt in vaste geometrische posities, kan als volgt worden ontbonden: Primaire factor F( θ , φ ): De richting van een enkele eenheid in de vrije ruimte (inclusief de eenheid) ' s polarisatie en oriëntatie). Arrayfactor AF( θ , φ Dit wordt uitsluitend bepaald door de geometrische lay-out, de afstand tussen de elementen, de excitatieamplitude en de fase van de array, en is onafhankelijk van de specifieke vorm van de elementen. Dat wil zeggen, het samengeste...

Wat is een Antenne ? Een antenne is een apparaat dat wordt gebruikt om radiogolven verzenden en ontvangen Het is een belangrijk onderdeel van draadloze communicatiesystemen, dat in staat is om hoogfrequente elektrische stromen (die in transmissielijnen stromen) in elektromagnetische golven (die zich door de vrije ruimte voortplanten), en vice versa. Antennes worden veel gebruikt in radio-uitzendingen, televisie, mobiele communicatie, satellietcommunicatie radarsystemen , en vele andere gebieden. De functies van een antenne omvatten met name: Uitstralende elektromagnetische golven: Aan de zendzijde zet de antenne de door elektronische apparatuur gegenereerde hoogfrequente elektrische energie om in radiogolven. Deze worden vervolgens uitgestraald naar de omringende ruimte voor transmissie over grote afstanden. Elektromagnetische golven ontvangen: Aan de ontvangende kant vangt de antenne radiogolven uit de ruimte op en zet deze om in hoogfrequente elektrische stromen. Deze signalen kunnen vervolgens worden verwerkt – zoals demodulatie, versterking en decodering – om de oorspronkelijke informatie of gegevens te herstellen. Energieomzetting: De antenne fungeert als medium voor energieomzetting , waardoor energie efficiënt wordt overgedragen tussen geleide golven (in transmissielijnen) en golven in de vrije ruimte (radiogolven). Richtingsgevoeligheid en polarisatie: Veel antennes hebben specifieke richtingsgevoeligheid En polarisatie kenmerken. Richtingsgevoeligheid heeft betrekking op het vermogen van de antenne om energie in bepaalde richtingen effectiever uit te stralen of te ontvangen dan in andere richtingen. Polarisatie beschrijft de oriëntatie van het elektrische veld van de radiogolf die door de antenne wordt uitgezonden of ontvangen. Deze eigenschappen zorgen voor optimale communicatieprestaties, minder interferentie en een grotere communicatieafstand. Impedantieaanpassing: Om minimale signaalreflectie en energieverlies tijdens de transmissie te garanderen, moet de antenne impedantie-aangepast met de transmissielijn (voedingslijn). Dit betekent dat de ingangsimpedantie van de antenne moet overeenkomen met de karakteristieke impedantie van de lijn om een efficiënte vermogensoverdracht mogelijk te maken. Signaalverbetering en dekking: In sommige systemen worden antennes gebruikt om signaalsterkte verbeteren of dekking uitbreiden . Bijvoorbeeld: In mobiele basisstations , antennes met hoge versterking kunnen het signaaldekkingsgebied uitbreiden. In satellietcommunicatie Richt- en hoogversterkende antennes verbeteren de kwaliteit en betrouwbaarheid van de signaalontvangst.

Waarom impedantieaanpassing noodzakelijk is WWW.WHWIRELESS.COM Geschatte leestijd: 15 minuten Het grootste verschil tussen radiofrequentie (RF) en hardware zijn gebaseerd op impedantieaanpassing, en de reden voor impedantieaanpassing is de transmissie van elektromagnetische velden. Zoals we allemaal weten, is een elektromagnetisch veld de interactie tussen een elektrisch veld en een magnetisch veld. Het verlies in het transmissiemedium treedt op doordat het elektrische veld oscillaties veroorzaakt in zijn effect op elektronen. Hoe hoger de frequentie Hoe meer cycli van elektromagnetische golven er in een transmissielijn van dezelfde lengte voorkomen, hoe hoger de frequentie van de stroomveranderingen. Hierdoor neemt het warmteverlies door oscillaties toe, wat leidt tot grotere verliezen in de transmissielijn. Bij lage frequenties blijven de spanning en stroom op de transmissielijn in het circuit vrijwel onveranderd, omdat de golflengte veel langer is dan de transmissielijn. Hierdoor is het transmissielijnverlies zeer klein. Als er intussen reflectie optreedt tijdens de uitvoer van de golf, kan de superpositie van de gereflecteerde golf met de oorspronkelijke invoergolf leiden tot een afname van de signaalkwaliteit en ook de efficiëntie van signaaloverdracht . Of u nu aan hardware werkt of RF-systemen het doel is om betere resultaten te behalen signaaloverdracht en niemand wil dat er energie verloren gaat in het circuit. Wanneer de belastingsweerstand gelijk is aan de interne weerstand van de signaalbron, kan de belasting het maximale uitgangsvermogen behalen. Dit noemen we vaak impedantieaanpassing. Het is belangrijk om te weten dat conjugate matching bedoeld is voor maximale krachtoverbrenging. Volgens de formule voor de spanningsreflectiecoëfficiënt \( \Gamma = \frac{Z_L - Z_0}{Z_L + Z_0} \), is \( \Gamma \) op dit moment niet gelijk aan 0, wat betekent dat er sprake is van spanningsreflectie. Voor vervormingsvrije afstemming zijn de impedanties volledig gelijk, dus er is geen spanningsreflectie. Het belastingsvermogen wordt in dit geval echter niet gemaximaliseerd. Retourverlies (RL) = \( -20\log|\Gamma| \) Spanningsstaandegolfverhouding (VSWR) = \( \frac{1 + |\Gamma|}{1 - |\Gamma|} \) De relatie tussen de staande golfverhouding en transmissie-efficiëntie wordt weergegeven in de onderstaande tabel: Impedantiematching vereist een nogal omslachtig rekenproces. Gelukkig hebben we de Smith Chart, een essentieel hulpmiddel voor impedantiematching. De Smith Chart is een diagram dat bestaat uit vele elkaar kruisende cirkels. Bij correct gebruik stelt het ons in staat om de impedantie van een ogenschijnlijk complex systeem te bepalen zonder enige berekeningen. Het enige wat we hoeven te doen, is de gegevens langs de cirkelvormige lijnen te lezen en te volgen. ## Smith-diagrammethode 1. Nadat een seriecondensatorcomponent is aangesloten, beweegt het impedantiepunt tegen de klok in langs de cirkel met constante weerstand waarop het zich bevindt. 2. Nada...