Усиление антенны: «Техника фокусировки энергии» для пассивных устройств

Усиление антенны: «Техника фокусировки энергии» для пассивных устройств

Антенна является основным компонентом системы беспроводной связи , и ее характеристика «усиления» часто вызывает вопросы: будучи пассивным устройством, антенна сама по себе не усиливает мощность сигнала, так почему же существует «усиление»? Фактически, усиление антенны описывает не усиление мощности, а скорее способность антенны концентрировать энергию в определенном направлении.

1. Суть выигрыша: перераспределение энергии

Суть усиления антенны заключается в повышении мощности сигнала в заданном направлении за счет принесения в жертву способности излучения в других направлениях. Это похоже на замену лампочки фонариком: общая энергия та же, но свет фокусируется отражателем, который освещает большее расстояние.

Определение коэффициента усиления: при условии равной входной мощности отношение плотностей мощности сигнала, создаваемого в одной и той же точке пространства реальной антенной и идеальным излучающим элементом.

Есть два ключа к пониманию усиления антенны:

Будучи пассивным устройством, антенна не добавляет мощность, а перераспределяет энергию;

Коэффициент усиления антенны представляет собой относительную величину по отношению к эталонной антенне.

2. Прибыль и направленность: две стороны одной медали

Усиление антенны тесно связано с диаграммой направленности: чем уже главный лепесток и чем меньше боковые лепестки диаграммы направленности, тем выше усиление.

Всенаправленная антенна: излучение на 360° в горизонтальной плоскости и ограничение луча в вертикальной плоскости.

Направленная антенна: фокусирует энергию в узкий луч.

Согласно закону сохранения энергии, когда усиление антенны в одних направлениях положительное, в других направлениях усиление отрицательное.

3.Квантованное представление усиления

Например, антенна 0 дБд эквивалентна 2,15 дБи; коэффициент усиления направленной антенны базовой станции GSM составляет около 18 дБи, а коэффициент усиления ненаправленной антенны базовой станции составляет около 11 дБи.

4. Общие методы улучшения усиления антенны

Основная идея состоит в том, чтобы уменьшить ширину лепестка в вертикальной плоскости, принимая во внимание требования к излучению в горизонтальной плоскости. К основным технологиям относятся:

Увеличьте размер антенны: например, у параболической антенны усиление положительно связано с апертурой. Формула: G (дБи) = 10L G { 4,5 × (D/λ0) ² } (D — диаметр параболоида, а λ0 — центральная рабочая длина волны). Чем выше коэффициент усиления.

Принять антенную решетку, а именно расположить множество антенных блоков в соответствии с правилом (например, вертикальной четырехэлементной решеткой), чтобы обеспечить возможность наложения электромагнитных волн в одной и той же фазе в заданном направлении. Одиночный полуволновой генератор (2,15 дБи) можно поднять до 8,15 дБи.

Применение современных технологий: интеллектуальные антенны концентрируют энергию излучения через массивы, а технология MIMO объединяет несколько антенн для оптимизации передачи сигнала. Усиление этой системы можно косвенно улучшить.

В практической инженерии при выборе усиления антенны необходимо учитывать множество факторов, таких как требования к зоне покрытия, размер оборудования и условия установки. Хотя антенна с высоким коэффициентом усиления может увеличить расстояние покрытия, она также создает проблему сужения луча, что требует точного выравнивания.

Профессиональные коммуникационные продукты

ЧЖЭНЧЖОУ ЛЭХЭН ЭЛЕКТРОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, ООО

Тел: 86-371-60911368

Электронная почта: info@global-antenna.com

Сайт: https://www.asialeren.com