Znáte účinnost antény?

Anténa je elektrická součástka, která je potřebná pro přenos a příjem elektromagnetického záření energie z prostoru kolem něj, aby se mezi nimi vytvořilo bezdrátové spojení nebo více zařízení. Například řada zařízení využívajících bezdrátovou komunikaci je obrovská mobilní telefony, základní stanice a bezdrátová připojení k místní síti (WLAN). Kvůli vzhledem k široké škále zařízení využívajících antény je zapotřebí a dostupných více typů antén. Výkon antény je obecně charakterizován některými základními pojmy, jako je anténa účinnost a zisk. V tomto článku jsou tyto základní charakteristiky antény a jejich definice zavedeny.

Antény mají mnoho různých atributů a typ antény, který je třeba, závisí na mnoha vlastnosti. Jedním z hlavních atributů je provozní frekvence nebo frekvence. Nějaký antény typu stroj-stroj (M2M) mohou fungovat pouze na jednom pásmu ISM, zatímco jsou moderní mobilní telefony nebo notebookové dongles mohou mít téměř deset operačních pásem, která je třeba implementovat všechny v jednom zařízení. Výběr pracovní frekvence pro určité antény částečně určuje materiál, který lze použít k výrobě antény. Materiály zahrnují flex, keramiku, ocelovou desku,FR-4 nebo nějaký materiál drátu.

Druh prvku antény je dalším důležitým atributem. Implementovat několik frekvencí pásma v jednom anténním prvku se běžně používají rovinné invertované F antény (PIFA), ale dobře známé jsou také monopoly s parazitickými prvky. Tyto základní anténní struktury dohromady s tradičními převrácenými F-anténami (IFA), lze také použít v keramických anténách. S novějšími bezdrátových technologií se výběr provozních frekvencí rozšiřuje a přiděluje kmitočet pásma se snižují, což vytváří požadavek na větší plochu a hlasitost antény na zařízení v době, kdy zákazníci chtějí věci menší, zejména u ručních a přenosných zařízení. to je anténa, která bere zátěž z důvodu omezení velikosti. Proto má fyzická velikost vzal na vzestupu důležitost v designu antény.

Mezi další atributy patří výkon antény, který je vyhodnocen z hlediska rezonance šířka pásma. Anténa musí přirozeně pokrýt všechny zamýšlené frekvenční rozsahy dostatečně nízko přizpůsobení impedance portu napájení antény a dostatečně vysoký výkon záření. Ačkoli rezonanční šířku pásma lze nejprve ověřit síťovým analyzátorem (impedanční přizpůsobení), a smysluplnější hodnocení se provádí v anechoické komoře pomocí pasivního nebo aktivního zařízení získejte přesné měření účinnosti antény.

Pasivní anténní měření se provádějí pro pasivní zařízení během procesu výzkumu a vývoje několik pokynů pro vývoj antény. Jedná se o velmi užitečné informace během procesu výzkumu a vývoje antény, protože vede designéry k finálnímu řešení antény.Pasivní zařízení může být jakýmsi vzorovým modelem a nemusí být funkční protože v tom je myšlenka vzájemně porovnávat různá anténní řešení. Konečné zařízení vyhodnocení výkonu je však třeba provést s plně funkčním aktivním zařízením. Tento odhalí, zda při provozu antény dochází k rušení způsobenému samotným zařízením. Žádný problémy je samozřejmě nutné odstranit. Při aktivních měřeních se měří celková vyzařovaná výkon (TRP) a celková izotropní citlivost (TIS) zařízení. Tyto údaje kombinují anténní výkon s možností rádia zařízení. Hodnota TRP označuje úroveň výkonu rádio zařízení může dodávat anténou do okolního prostoru. TIS označuje schopnost rádia snímat příchozí signály s nízkou úrovní výkonu. Tyto dva důležité parametry jsou stanoveny mobilními operátory a jejich požadavky musí být splněny předem uvedení navrhovaného zařízení na trh. Ujistěte se, že anténa funguje s dostatečně účinná účinnost v celém operačním pásmu nebo pásmech s aktivním zařízením, zajišťuje dobrou kvalitu antény a celého rádia zařízení.  

Některé další metriky vyhodnocení antény, například hodnota poměru stojatých vln (SWR), izolace mezi anténními prvky a impedancí antény odpovídající napájecímu vedení jsou vlastnosti, které jsou ověřeny síťovým analyzátorem. V některých případech zesílení (směrovost) a polarizace antény jsou důležité atributy. Metriky pro tyto lze určit v anechoické komoře.U více rádiových zařízení hraje izolace mezi anténními prvky velmi důležitou roli, protože izolace mezi anténami by měla být udržována co nejvyšší. V moderních aplikacích 4G to může zahrnovat více antén pracujících na stejných frekvenčních rozsazích (MIMO), korelace mezi anténními prvky by měla být minimalizována. Korelace antény může být vypočteno na základě údajů získaných z měření účinnosti antény. S mobilními zařízeními které mají lidského operátora, se měří rychlost specifická absorpční rychlost (SAR) při které je energie absorbována tělem uživatele, když je vystavena elektromagnetickému poli. SAR
měření se provádějí v autorizovaných zkušebních laboratořích vybavených speciálními zařízeními a znalost těchto vysoce kontrolovaných měření. 


Vyzařovaná účinnost

Vyzařovaná účinnost je míra energie vyzařované anténou jako elektromagnetická vlna na energii přiváděnou do anténních terminálů. Pokud by se anténa mohla stát úplně ideální elektrická součástka, přeměnila by veškerou energii dodávanou na své svorky na vyzařující elektromagnetická energie, která se šíří do okolního prostoru. To je možné pouze v teorie, a tak v reálném životě část energie přiváděné na anténní terminály je vždy ztracena. Pro například neshoda mezi anténním prvkem a napájecí sítí způsobuje energii ztráty. Také skutečný materiál antény ztrácí energii jen svou povahou a vytváří nezamýšlené teplo. Celkově tyto ztráty vedou k situacím, kdy anténa ve skutečnosti vyzařovala účinnost operace je vždy pod 100% (rovná se 0 dB). Účinnost antény se měří v anechoická komora tím, že napájí podložky antény a měří sílu vyzařovaného elektromagnetického pole v okolním prostoru. Obecně dobrá anténa, vyzařuje 50 - 60% energie, která je do něj přiváděna (-3 až -2.2dB).

Účinnost antény je užitečným a informativním měřítkem „ekonomické účinnosti“ antény. Díky rychlému pohledu může anténa využívat energii dodávanou do připojovacích podložek být vyhodnocen a množství energie potřebné od rádiového modulu lze určit v za účelem dosažení určité úrovně výkonu. Účinnost antény nebere v úvahu záření Směr je tedy užitečnou metrikou výkonu pro měření efektivity mobilu zařízení, která mají všesměrový vzor záření. V mobilních zařízeních žádné konkrétní je zdůrazněn směr záření. Na druhé straně, pokud má anténa vyzařovat ve specifickém směru (tj. anténa je navržena tak, aby v ní měla určité směrné charakteristiky) vyzařování) pak zisk antény je lepší metrika výkonu.

Je možné, že anténa má dobrou účinnost, ale v určitém konkrétním směru nebo směrech radiační obrazec má nulovou hodnotu, a proto v tomto specifickém směru není zaznamenáno žádné záření. 

Získat

Zisk je míra antény, která kombinuje účinnost antény a její směrovost do jedné postava. Směrnost znamená, že anténa vyzařuje s větší účinností k jednomu konkrétnímu ve svém okolním prostoru než k ostatním. Absolutní zisk antény je definován jako poměr intenzity záření v daném směru k intenzitě záření, které by bylo dosaženo, kdyby energie přijímaná anténou byla vyzařována rovnoměrně do všech směrů okolního prostoru (tj. izotropicky). Pokud není uveden žádný konkrétní směr, použije se směr maximálního záření určit zisk. Směrnice sama o sobě je docela blízko, ale ve skutečnosti popisuje pouze směrové vlastnosti antény, a proto je řízeno pouze vzorem. Termín „Zisk antény“ je ve skutečnosti trochu zavádějící, protože anténa je pasivní součást, která ano
nemají žádné zesilovací vlastnosti.

Vzorec záření antény je někdy záměrně nasměrován do určitého specifického směru. Tyto takzvané směrové antény se běžně používají v základnových stanicích, ale také v některých dalších aplikace, jako je GPS, kde jsou žádoucí některé směrové charakteristiky. Od GPS satelity jsou na obloze, anténa by měla mít největší vyzařovací účinnost směrem k horní polokoule. Zisk se měří v anechoické komoře tím, že se do něj přivádí určitá síla anténu a poté změřit sílu vyzařovaného elektromagnetického pole v různých úhlech okolního prostoru. Z těchto údajů je určen směr maximálního záření. 

Použití zisku jako měřítka výkonu, dokonce i pro směrové antény, má některé nevýhody. U většiny mobilních terminálů je jejich orientace vzhledem k nejbližší základnové stanici náhodné. Signál se rozptyluje a několikrát odráží od prakticky jakéhokoli objektu na své cestě od základnové stanice k mobilnímu terminálu. Z pohledu antény to znamená, že signál přicházející do přijímače může do značné míry přijít z jakéhokoli směru okolního prostoru a žádný optimální směr pro příjem signálu nemůže být předem určen. Tak v mobilu antény, měl by být anténní radiační vzor navržen co nejsměrověji, což je stejně efektivní ve všech směrech. Faktem je, že anténa s velkou hodnotou zisku v určitém specifickém směru nemusí přijímat signály přicházející z jiných směrů velmi dobře. 

Shrnutí

Zisk je nejrozšířenějším způsobem měření účinnosti antény, a tedy i výkon antény. Zisk však neměří celkovou účinnost antény. Určuje pouze účinnost vyzařovaného výstupu v jednom směru současně. Nic to neřekne o úrovni účinnosti, kterou anténa dosahuje ve všech ostatních směrech obklopujících anténu anténa. To je v pořádku, pokud se jedná o aplikaci, kde potřebuje veškerý nebo většina výstupu z antény být směrován na konkrétní místo a umístění vysílací antény je pevné respekt k přijímacím anténám. Na druhou stranu, jako v mnoha jiných bezdrátových aplikacích včetně použití mobilních telefonů musí být signál vysílaný z antény stejný silný ve více než jednom směru, pak zisk je špatná míra výkonu. Ačkoli výkon může být dobrý, když signál směřuje k maximálnímu výkonu, v jiných oblastech by to mohlo být slabé, neexistující nebo degradované. I když je signál stejný
silný ve všech směrech, zisk neposkytuje opatření k určení toho.

Protože stále více aplikací vyžaduje nepřímý signál, společnosti používají jako preferovanou zkušební metodu vyzařovanou účinnost. S vyzařovanou účinností je možné určit, jaká je účinnost a výkon pro všechny oblasti kolem antény. Tento znalosti umožňují technikovi posoudit, zda anténa splní výkonnostní parametry nebo pokud je nutné navrhnout anténu, která poskytuje jednotný maximální výkon antény nebo do více směrů, nikoli pouze v jednom směru. Anténa by měla mít co nejvíce všesměrovou strukturu záření, protože je pravděpodobnost úhlu příchodu signálu je rovnoměrně rozmístěna po celém prostoru. 

Zanechat vzkaz 

Seznam zpráv