Antena
Conhecimento básico de medição de antena
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O conhecimento básico de medição de antena envolve vários aspectos, incluindo funções de antena, parâmetros de desempenho, métodos de medição e ambientes de teste. A seguir está uma explicação detalhada do conhecimento básico de medição de antena:
1ã A função da antena
A antena é um componente chave dos sistemas de comunicação sem fio e suas principais funções incluem:
Radiação direcional ou recepção de sinais de ondas de rádio: No estado de transmissão, a antena converte energia eletromagnética de alta frequência na linha de transmissão em ondas eletromagnéticas no espaço livre; No estado de recepção, as ondas eletromagnéticas no espaço livre são convertidas em energia eletromagnética de alta frequência na linha de transmissão.
Conversão de energia: As antenas precisam converter com eficiência a energia das ondas guiadas propagadas pelo sistema alimentador em energia das ondas eletromagnéticas ou converter a energia das ondas eletromagnéticas recebidas em sinais de corrente.
⢠Direcionalidade: As antenas podem irradiar ou receber ondas eletromagnéticas de maneira direcional, concentrando-as na direção desejada tanto quanto possível.
Polarização: A antena deve ser capaz de emitir ou receber ondas eletromagnéticas da polarização especificada.
2ã Parâmetros de desempenho da antena
Os parâmetros de desempenho de uma antena são indicadores importantes para medir seu desempenho, incluindo principalmente:
Ganho: Refere-se à capacidade de uma antena de amplificar o sinal recebido, geralmente intimamente relacionado à direcionalidade.
Direcionalidade: Descreve a intensidade da potência de radiação de uma antena em uma direção específica em relação ao seu estado de radiação omnidirecional.
Eficiência: inclui a eficiência de radiação da antena e a eficiência geral, com a primeira considerando as perdas da antenae a última considerando as perdas globais, como perdas condutoras e dielétricas da antena.
Impedância: A relação entre tensão e corrente no terminal de entrada da antena, que é a carga do sistema alimentador e requer uma boa correspondência de impedância com o sistema alimentador.
Relação de onda estacionária (VSWR): reflete o grau de correspondência entre a antena e o sistema alimentador.
Polarização: O método de polarização pelo qual uma antena emite ou recebe ondas eletromagnéticas.
Banda de frequência operacional: A faixa de frequência dentro da qual uma antena pode operar normalmente.
3ã Método de medição da antena
A medição dos parâmetros da antena geralmente é realizada usando instrumentos como medidores de intensidade de campo, medidores de potência, medidores de impedância ou analisadores de rede, bem como equipamentos de teste especializados, como antenas padrão. Os métodos de medição incluem:
Medição do padrão direcional de radiação: usando o método de antena fixa ou método de antena rotativa, meça a intensidade de radiação da antena em diferentes direções e desenhe o padrão direcional de radiação.
Medição de ganho: Usando o método de comparação, compare a antena testada com uma antena padrão com ganho conhecido para determinar o ganho da antena testada.
Medição de impedância: Use o método de ponte, método de linha de medição ou método de frequência de varredura para medir a impedância de entrada da antena.
4ã Ambiente de teste
Para medir com precisão os parâmetros de desempenho de uma antena, é necessário fornecer um ambiente de teste ideal, que geralmente requer:
⢠Terreno plano e aberto: Sem barreiras metálicas ou refletores para reduzir o impacto na propagação das ondas eletromagnéticas.
⢠Distância de teste suficiente: A distância entre a antena testada e a antena auxiliar deve ser maior que a distância mínima de teste da antena para reduzir erros de medição causados por diferenças de fase das ondas eletromagnéticas incidentes na abertura da antena testada. ⢠Câmara não reflexiva (câmara anecóica de micro-ondas): O revestimento da sala é feito de materiais absorventes em forma de dente afiado, que podem absorver a maior parte da energia eletromagnética incidente nas seis paredes da sala e simular condições de teste de espaço livre bem.
Princípio da antena
O princípio da antena envolve principalmente a radiação e recepção de ondas eletromagnéticas, bem como a conversão de energia entre ondas guiadas e ondas de espaço livre. A seguir está uma explicação detalhada do princípio da antena:
1ã Definição e Função
Definição: Uma antena é um dispositivo que pode efetivamente irradiar ondas eletromagnéticas em uma direção específica no espaço ou receber efetivamente ondas eletromagnéticas de uma direção específica no espaço.
Função: As antenas desempenham um papel fundamental nos sistemas de comunicação sem fio, responsáveis por converter correntes de alta frequência (ou ondas guiadas) em ondas eletromagnéticas e irradiá-las para o espaço, ou receber e converter ondas eletromagnéticas no espaço em correntes de alta frequência.
2ã Princípio de funcionamento
1. Indução eletromagnética e radiação eletromagnética:
O princípio de funcionamento da antena baseia-se principalmente nos princípios de indução eletromagnética e radiação eletromagnética. Quando uma corrente de alta frequência passa por uma antena, ela gera campos elétricos e magnéticos variados ao seu redor. De acordo com a teoria do campo eletromagnético de Maxwell, "um campo elétrico variável gera um campo magnético, e um campo magnético variável gera um campo elétrico". Ao excitar continuamente, a propagação do sinal sem fio é alcançada.
Na extremidade de transmissão, a antena converte a corrente de alta frequência em ondas eletromagnéticas e as irradia para o espaço; Na extremidade receptora, a antena captura ondas eletromagnéticas no espaço e as converte em correntes de alta frequência.
2. Conversão de Energia:
A antena serve como conversor de energia, completando a conversão de energia entre ondas guiadas (ou correntes de alta frequência) e ondas do espaço livre. A antena transmissora converte ondas guiadas em ondas do espaço livre, enquanto a antena receptora converte ondas do espaço livre em ondas guiadas.
3. Direcionalidade e polarização:
As antenas têm uma certa direcionalidade e podem irradiar ou receber ondas eletromagnéticas de maneira direcional. Isso significa que a antena tem capacidades de radiação ou recepção mais fortes em direções específicas, enquanto capacidades mais fracas em outras direções.
O modo de polarização da antena também é uma de suas características importantes, que determina o estado de polarização da antena ao emitir ou receber ondas eletromagnéticas.
3ã Tipo e características da antena
As antenas podem ser classificadas de acordo com diferentes critérios de classificação, incluindo natureza de funcionamento, finalidade, características da antena, distribuição de corrente, banda de frequência, portadora e formato.
Os tipos de antenas comuns incluem antenas de estação base móvel, antenas de transmissão, antenas de radar, antenas WIFI, antenas de telefonia móvel, etc. Cada antena tem seus cenários de aplicação e características de desempenho específicos.
4ã Projeto e otimização de antenas
O formato, tamanho, material e outros fatores de uma antena podem afetar seu desempenho. Portanto, o projeto de antenas precisa considerar de forma abrangente vários fatores, incluindo frequência operacional, direção de radiação, modo de polarização, requisitos de ganho, etc.
No processo de projeto, o software de simulação geralmente é usado para simulação e otimização para garantir que a antena possa atender aos requisitos do projeto.
O que é uma antena?
Uma antena é um dispositivo eletrônico usado para irradiar ou receber efetivamente ondas eletromagnéticas em comunicação sem fio. É um componente indispensável em sistemas sem fio, responsável por converter ondas guiadas (como o fluxo de corrente em linhas de transmissão) em ondas de rádio (ondas eletromagnéticas que se propagam no espaço livre), ou converter ondas de rádio em ondas guiadas .
As funções específicas de uma antena incluem:
1. Radiação e recepção: Na extremidade de transmissão, a antena converte correntes de alta frequência em dispositivos eletrônicos em ondas de rádio e irradia essas ondas para o espaço circundante. Na extremidade receptora, a antena captura ondas de rádio no espaço e as converte em correntes de alta frequência para processamento posterior por dispositivos eletrônicos.
2. Conversão de Energia: As antenas são o meio de conversão de energia, que pode converter a energia elétrica dos dispositivos eletrônicos na energia das ondas de rádio ou converter a energia das ondas de rádio em energia elétrica.
3. Direcionalidade: Muitas antenas são projetadas com direcionalidade específica, o que significa que podem irradiar ou receber ondas de rádio de maneira mais eficaz em direções específicas. Antenas direcionais podem ajudar a melhorar a eficiência da comunicação, reduzir interferências e aumentar a distância de comunicação.
4. Polarização: A polarização de uma antena refere-se à direção do campo eletromagnético no qual ela irradia ou recebe ondas de rádio. Os métodos de polarização comuns incluem polarização horizontal, polarização vertical, polarização circular e polarização elíptica. Diferentes métodos de polarização podem ter diferentes vantagens e limitações na comunicação.
5. Correspondência de impedância: Para transmitir e receber ondas de rádio de maneira eficaz, as antenas precisam ter impedância combinada com linhas de transmissão (como alimentadores). Isto significa que a impedância de entrada da antena deve corresponder à impedância característica da linha de transmissão para reduzir a reflexão e perda de energia durante a transmissão.
Existem vários tipos de antenas, incluindo, mas não se limitando a, antenas dipolo, antenas de quadro, antenas parabólicas, antenas espirais, antenas de conjunto, etc. Cada antena tem seus cenários de aplicação específicos e características de desempenho, como ganho, direcionalidade, frequência resposta, modo de polarização, etc.
