Antena de rede 5G
Cálculo de ganho de antena
2021-10-22 www.whwireless.com
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O ganho da antena é uma parte muito importante da estrutura de conhecimento da antena, é claro, também é um dos parâmetros importantes para a seleção de antenas. O ganho da antena para a qualidade de operação do sistema de comunicação também desempenha um grande papel, em geral, o ganho depende principalmente da redução da largura do retalho de radiação orientado verticalmente, e no plano horizontal para manter o desempenho da radiação omnidirecional.
A, a definição de ganho da antena.
Antena em uma certa direção do poder de radiação densidade de fluxo e antena de referência na mesma potência de entrada quando a taxa de densidade de fluxo de potência de radiação máxima.
→ É necessário prestar atenção aos seguintes pontos.
(1) se não for especialmente marcado, o ganho da antena refere-se ao ganho máximo de direção de radiação.
(2) Nas mesmas condições, quanto maior o ganho, melhor a direcionalidade e mais longe a onda se propaga, ou seja, a distância percorrida aumenta. No entanto, a largura da velocidade da onda não será comprimida, quanto mais estreito for o flap da onda, levando a uma baixa uniformidade de cobertura.
(3) As antenas são dispositivos passivos e não geram energia. O ganho da antena é apenas a capacidade de concentrar energia efetivamente em uma direção específica de radiação ou receber ondas eletromagnéticas.
Em segundo lugar, a fórmula para calcular o ganho da antena
Podemos aprender com a definição de ganho da antena, o ganho da antena e o mapa direcional da antena tem uma relação próxima, quanto mais estreito o flap principal, quanto menor o flap secundário, maior o ganho.
(1) Para antena parabólica, o ganho pode ser aproximado pela seguinte equação.
G (dBi) = 10Lg {4,5 × (D / λ0) ^ 2}
*Observe que
D: diâmetro parabolóide
λ0: comprimento de onda operacional central
4.5: Dados empíricos validados estatisticamente
2,4 GHz 13 dBi bipolar omnidirecional Antena MIMO - Conector fêmea tipo N
(2) Para uma antena omnidirecional vertical, a seguinte equação também pode ser usada para aproximar
G (dBi) = 10Lg {2L / λ0}
*Observe que
L: comprimento da antena
λ0: comprimento de onda de trabalho central
Terceiro, ganho e potência de transmissão
A saída do sinal de RF do transmissor de rádio, através do alimentador (cabo) para a antena, pela antena na forma de radiação de onda eletromagnética de saída. Depois que a onda eletromagnética atinge o local receptor, ela é recebida pela antena (apenas uma pequena parte da energia é recebida) e enviada para o receptor de rádio através do alimentador. Na engenharia de redes sem fio, portanto, é muito importante calcular a potência de transmissão do transmissor e a capacidade de radiação da antena.
A potência transmitida de uma onda de rádio é a energia em uma determinada faixa de frequência e geralmente é medida ou medida de duas maneiras.
Potência (W): um nível linear relativo a 1 watt (Watts).
Ganho (dBm): um nível proporcional em relação a 1 miliwatt (Milliwatt).
→ As duas expressões podem ser convertidas uma na outra.
dBm = 10 x log [potência mW]
mW = 10 ^ [ganho dBm / 10 dBm]
Em sistemas sem fio, as antenas são usadas para converter ondas de corrente em ondas eletromagnéticas e, no processo de conversão, também "amplificam" os sinais transmitidos e recebidos. O ganho da antena é medido em "dBi".
Como a energia das ondas eletromagnéticas no sistema sem fio é gerada pela amplificação da energia transmissora do dispositivo transmissor e da antena sobreposta, então a medida de energia transmissora, melhor a mesma medida - ganho (dB), por exemplo, a potência do dispositivo de transmissão é 100mW ou 20dBm; o ganho da antena é de 10dBi, então.
Energia de transmissão total = potência de transmissão (dBm) + ganho da antena (dBi)
= 20dBm + 10dBi
= 30dBm
Ou: = 1000mW = 1W
[Regra 3dB].
→ Cada dB é importante em um sistema de "baixa potência", lembre-se especialmente da "regra 3dB".
Cada aumento ou diminuição de 3 dB significa dobrar ou reduzir a potência pela metade: -3 dB = 1/2 potência
-3 dB = 1/2 potência
-6 dB = 1/4 de potência
+3 dB = 2x potência
+6 dB = 4x potência
Por exemplo, 100 mW tem uma potência de transmissão sem fio de 20 dBm, enquanto 50 mW tem uma potência de transmissão sem fio de 17 dBm e 200 mW tem uma potência de transmissão de 23 dBm.
Indicadores de parâmetro principal da antena
A antena proporção frente para trás é a razão da densidade do fluxo de potência na direção de radiação máxima do flap principal (especificada como 0 °) para a densidade de fluxo de potência máxima perto da direção oposta (especificada como dentro de 180 ° ± 30 °) F / B = 10log (potência para frente / potência para trás).
O ângulo de inclinação para baixo elétrico é a radiação máxima que aponta na superfície de radiação vertical da antena de comunicação e o ângulo da antena normal.
A antena de comunicação é dividida em antena de inclinação fixa para baixo e antena de inclinação elétrica de acordo com se suporta ajuste de inclinação elétrica para baixo: antena de inclinação fixa para baixo refere-se à antena de ângulo de inclinação fixa para baixo gerada pela atribuição de amplitude e fase da matriz de unidade de radiação de antena de acordo com o demanda de cobertura sem fio; e antena de inclinação elétrica refere-se à diferença de fase de diferentes unidades de radiação na matriz por meio da unidade de mudança de fase para produzir diferentes estados de inclinação para baixo da aba principal de radiação, geralmente o estado de inclinação para baixo da antena de inclinação elétrica Apenas dentro de uma certa faixa de ângulo ajustável.
Na direção do diagrama geralmente temos dois retalhos ou mais retalhos, sendo o maior retalho denominado retalho principal, o restante do retalho denominado retalho secundário. O ângulo entre os dois pontos de meia potência da aba principal é definido como a largura da aba (feixe) do diagrama de direção da antena. Largura da aba de meia potência (ângulo). Quanto mais estreita for a largura da aba principal, melhor será a direção e mais forte será a capacidade anti-interferência. De modo geral, quanto mais estreita for a largura do feixe da aba principal da antena, maior será o ganho da antena.
Ganho da antena e tamanho da antena e largura do feixe da relação.
Quanto mais plano o "pneu", mais concentrado o sinal, quanto maior o ganho, quanto maior o tamanho da antena e mais estreita a largura do feixe.
→ 3 pontos importantes para prestar atenção em particular
1. Antenas são dispositivos passivos e não geram energia. O ganho da antena é apenas a capacidade de focar energia efetivamente em uma direção particular para irradiar ou receber ondas eletromagnéticas.
2, o ganho da antena é gerado pela superposição de osciladores. Quanto maior o ganho, maior será o comprimento da antena. Ganho aumentar 3dB, dobrar o volume.
3, quanto maior o ganho da antena, melhor será a direcionalidade, quanto mais concentrada a energia, mais estreita será a onda.
A proporção da onda estacionária de tensão (VSWR) da antena é a antena como uma carga de linha de transmissão não consumidora, na linha de transmissão ao longo da onda estacionária de tensão gerada no gráfico, a proporção de seu valor máximo para o valor mínimo.
A relação VSWR é gerada, é devido à transmissão de energia da onda incidente para a extremidade de entrada da antena não ser totalmente absorvida (radiação) gerada pela iteração da onda refletida e formada. quanto maior for o VSWR, maior será o reflexo e pior será a correspondência. No sistema de comunicação móvel, os requisitos gerais do VSWR são inferiores a 1,5.
Tensão do sinal de entrada da antena e relação da corrente do sinal, conhecida como impedância de entrada da antena. Em geral antena de comunicação móvel impedância de entrada de 50Ω.
Impedância de entrada e estrutura da antena, tamanho e comprimento de onda, na faixa de frequência de trabalho necessária, de modo que a impedância de entrada da parte imaginária seja muito pequena e a parte real seja bem próxima de 50Ω, que é a antena e linha de alimentação em uma boa impedância correspondência deve ser.
O fenômeno de intermodulação ocorre pela banda de frequência fora das duas ou mais frequências portadoras misturadas na banda após os novos componentes de frequência, resultando no fenômeno de degradação do desempenho do sistema. Poder superior transmitir sinais são geralmente misturados para produzir sinais de intermodulação que terminam na banda de recepção, onde o sinal recebido pela antena da estação base é geralmente de menor potência. Se o sinal de intermodulação tiver uma potência semelhante ou superior ao sinal recebido real, o sistema pode confundir o sinal de intermodulação com o sinal real.
O isolamento representa a proporção do sinal alimentado a uma porta (uma polarização) da antena de polarização dupla que aparece na outra porta (a outra polarização).
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