Antenne
Basiskennis van antennemeting
Geschatte 25 minuten om het lezen te voltooien
De basiskennis van antennemeting omvat meerdere aspecten, waaronder antennefuncties, prestatieparameters, meetmethoden en testomgevingen. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van de basiskennis van antennemeting:
1ã De functie van de antenne
Antenne is een belangrijk onderdeel van draadloze communicatiesystemen en heeft als belangrijkste functies:
Directionele straling of ontvangst van radiogolfsignalen: in de zendtoestand zet de antenne hoogfrequente elektromagnetische energie in de transmissielijn om in elektromagnetische golven in de vrije ruimte; In de ontvangsttoestand worden de elektromagnetische golven in de vrije ruimte omgezet in hoogfrequente elektromagnetische energie in de transmissielijn.
Energieconversie: Antennes moeten de geleide golfenergie die door het feedersysteem wordt voortgeplant, efficiënt omzetten in elektromagnetische golfenergie, of de ontvangen elektromagnetische golfenergie omzetten in stroomsignalen.
⢠Directionaliteit: Antennes kunnen elektromagnetische golven op een directionele manier uitstralen of ontvangen, waarbij ze zoveel mogelijk in de gewenste richting worden geconcentreerd.
Polarisatie: de antenne moet elektromagnetische golven met de gespecificeerde polarisatie kunnen uitzenden of ontvangen.
2ã Prestatieparameters van de antenne
De prestatieparameters van een antenne zijn belangrijke indicatoren voor het meten van de prestaties ervan, en omvatten voornamelijk:
Versterking: verwijst naar het vermogen van een antenne om het ontvangen signaal te versterken, meestal nauw gerelateerd aan directionaliteit.
Directionaliteit: beschrijft de intensiteit van het stralingsvermogen van een antenne in een specifieke richting ten opzichte van de omnidirectionele stralingstoestand.
Efficiëntie: omvat de efficiëntie van de antennestraling en de algehele efficiëntie, waarbij bij de eerste rekening wordt gehouden met antenne verliezen en bij de laatste rekening wordt gehouden met algemene verliezen zoals geleider- en diëlektrische verliezen van de antenne.
Impedantie: de verhouding tussen spanning en stroom bij de ingangsterminal van de antenne. Dit is de belasting van het feedersysteem en vereist een goede impedantie die overeenkomt met het feedersysteem.
Staande golfverhouding (VSWR): weerspiegelt de mate van afstemming tussen de antenne en het feedersysteem.
Polarisatie: de polarisatiemethode waarmee een antenne elektromagnetische golven uitzendt of ontvangt.
Bedrijfsfrequentieband: het frequentiebereik waarbinnen een antenne normaal kan werken.
3ã Antennemeetmethode
Het meten van antenneparameters wordt meestal uitgevoerd met behulp van instrumenten zoals veldsterktemeters, vermogensmeters, impedantiemeters of netwerkanalysatoren, maar ook met gespecialiseerde testapparatuur zoals standaardantennes. De meetmethoden omvatten:
Meting van het richtingspatroon van de straling: door gebruik te maken van de vaste antennemethode of de methode van de roterende antenne, meet u de stralingsintensiteit van de antenne in verschillende richtingen en tekent u het richtingspatroon van de straling.
Versterkingsmeting: gebruik de vergelijkingsmethode om de geteste antenne te vergelijken met een standaardantenne met bekende versterking om de versterking van de geteste antenne te bepalen.
Impedantiemeting: gebruik de brugmethode, de meetlijnmethode of de sweepfrequentiemethode om de ingangsimpedantie van de antenne te meten.
4ã Testomgeving
Om de prestatieparameters van een antenne nauwkeurig te meten, is het noodzakelijk om een ideale testomgeving te bieden, waarvoor doorgaans het volgende vereist is:
⢠Vlak en open terrein: geen metalen barrières of reflectoren om de impact op de voortplanting van elektromagnetische golven te verminderen.
⢠Voldoende testafstand: De afstand tussen de geteste antenne en de hulpantenne moet groter zijn dan de minimale testafstand van de antenne om meetfouten veroorzaakt door faseverschillen van elektromagnetische golven die op de opening van de geteste antenne vallen te verminderen. ⢠Niet-reflecterende kamer (echovrije magnetronkamer): De bekleding van de kamer is gemaakt van scherpe, tandvormige absorberende materialen, die het grootste deel van de elektromagnetische energie die op de zes wanden van de kamer valt, kunnen absorberen en zo testomstandigheden in de vrije ruimte goed.
Antenneprincipe
Het antenneprincipe omvat voornamelijk de straling en ontvangst van elektromagnetische golven, evenals de omzetting van energie tussen geleide golven en golven in de vrije ruimte. Hieronder volgt een gedetailleerde uitleg van het antenneprincipe:
1ã Definitie en functie
Definitie: Een antenne is een apparaat dat effectief elektromagnetische golven in een specifieke richting in de ruimte kan uitstralen of effectief elektromagnetische golven kan ontvangen vanuit een specifieke richting in de ruimte.
Functie: Antennes spelen een kernrol in draadloze communicatiesystemen, verantwoordelijk voor het omzetten van hoogfrequente stromen (of geleide golven) in elektromagnetische golven en het uitstralen ervan in de ruimte, of het ontvangen en omzetten van elektromagnetische golven in de ruimte in hoogfrequente stromen.
2ã Werkprincipe
1. Elektromagnetische inductie en elektromagnetische straling:
Het werkingsprincipe van de antenne is voornamelijk gebaseerd op de principes van elektromagnetische inductie en elektromagnetische straling. Wanneer hoogfrequente stroom door een antenne stroomt, genereert deze eromheen variërende elektrische en magnetische velden. Volgens de elektromagnetische veldtheorie van Maxwell "genereert een veranderend elektrisch veld een magnetisch veld, en genereert een veranderend magnetisch veld een elektrisch veld." Door het voortdurend te prikkelen, wordt draadloze signaalvoortplanting bereikt.
Aan de zendzijde zet de antenne hoogfrequente stroom om in elektromagnetische golven en straalt deze de ruimte in; Aan de ontvangende kant vangt de antenne elektromagnetische golven in de ruimte op en zet deze om in hoogfrequente stromen.
2. Energieconversie:
De antenne dient als energieomzetter en voltooit de energieomzetting tussen geleide golven (of hoogfrequente stromen) en golven in de vrije ruimte. De zendantenne zet geleide golven om in golven in de vrije ruimte, terwijl de ontvangende antenne golven in de vrije ruimte omzet in geleide golven.
3. Directionaliteit en polarisatie:
Antennes hebben een bepaalde richtingsgevoeligheid en kunnen elektromagnetische golven op een gerichte manier uitstralen of ontvangen. Dit betekent dat de antenne sterkere stralings- of ontvangstcapaciteiten heeft in specifieke richtingen, terwijl zwakkere capaciteiten in andere richtingen.
De polarisatiemodus van de antenne is ook een van de belangrijke kenmerken ervan, die de polarisatietoestand van de antenne bepaalt bij het uitzenden of ontvangen van elektromagnetische golven.
3ã Antennetype en kenmerken
Antennes kunnen worden geclassificeerd op basis van verschillende classificatiecriteria, waaronder werkingskarakter, doel, antennekarakteristieken, stroomverdeling, frequentieband, draaggolf en vorm.
Veel voorkomende antennetypen zijn onder meer antennes voor mobiele basisstations, uitzendantennes, radarantennes, WIFI-antennes, antennes voor mobiele telefoons, enz. Elke antenne heeft zijn specifieke toepassingsscenario's en prestatiekenmerken.
4a Antenneontwerp en -optimalisatie
De vorm, grootte, materiaal en andere factoren van een antenne kunnen allemaal de prestaties ervan beïnvloeden. Daarom moet bij het ontwerp van antennes uitgebreid rekening worden gehouden met meerdere factoren, waaronder de werkfrequentie, de stralingsrichting, de polarisatiemodus, de versterkingsvereisten, enz.
In het ontwerpproces wordt meestal simulatiesoftware gebruikt voor simulatie en optimalisatie om ervoor te zorgen dat de antenne aan de ontwerpvereisten kan voldoen.
Wat is een antenne?
Een antenne is een elektronisch apparaat dat wordt gebruikt om effectief elektromagnetische golven uit te stralen of te ontvangen in draadloze communicatie. Het is een onmisbaar onderdeel in draadloze systemen, dat verantwoordelijk is voor het omzetten van geleide golven (zoals de stroomstroom in transmissielijnen) in radiogolven (elektromagnetische golven die zich voortplanten in de vrije ruimte), of voor het omzetten van radiogolven in geleide golven .
De specifieke functies van een antenne zijn onder meer:
1. Straling en ontvangst: Aan de zendzijde zet de antenne hoogfrequente stromen in elektronische apparaten om in radiogolven en straalt deze golven uit naar de omringende ruimte. Aan de ontvangende kant vangt de antenne radiogolven in de ruimte op en zet deze om in hoogfrequente stromen voor verdere verwerking door elektronische apparaten.
2. Energieconversie: Antennes zijn het medium voor energieconversie, die de elektrische energie van elektronische apparaten kunnen omzetten in de energie van radiogolven, of de energie van radiogolven kunnen omzetten in elektrische energie.
3. Directionaliteit: Veel antennes zijn ontworpen met een specifieke directionaliteit, wat betekent dat ze effectiever radiogolven in specifieke richtingen kunnen uitstralen of ontvangen. Directionele antennes kunnen de communicatie-efficiëntie helpen verbeteren, interferentie verminderen en de communicatieafstand vergroten.
4. Polarisatie: De polarisatie van een antenne verwijst naar de richting van het elektromagnetische veld waarin deze radiogolven uitstraalt of ontvangt. Gebruikelijke polarisatiemethoden omvatten horizontale polarisatie, verticale polarisatie, circulaire polarisatie en elliptische polarisatie. Verschillende polarisatiemethoden kunnen verschillende voordelen en beperkingen in de communicatie hebben.
5. Impedantie-aanpassing: Om effectief radiogolven te kunnen verzenden en ontvangen, moeten antennes qua impedantie worden aangepast aan transmissielijnen (zoals feeders). Dit betekent dat de ingangsimpedantie van de antenne moet overeenkomen met de karakteristieke impedantie van de transmissielijn om energiereflectie en verlies tijdens transmissie te verminderen.
Er zijn verschillende soorten antennes, inclusief maar niet beperkt tot dipoolantennes, lusantennes, paraboolantennes, spiraalantennes, array-antennes, enz. Elke antenne heeft zijn specifieke toepassingsscenario's en prestatiekenmerken, zoals versterking, richtingsgevoeligheid, frequentie respons, polarisatiemodus, etc.
