Направленная антенна или луч антенна является антенной , которая излучает или принимает большую мощность в конкретных направлениях , позволяющих увеличить производительность и снижение помех от нежелательных источников. Направленные антенны обеспечивают более высокие характеристики по сравнению с дипольными антеннами или всенаправленными антеннами в целом, когда желательна большая концентрация излучения в определенном направлении.
С высоким коэффициентом усиления антенны ( САХ ) представляет собой направленную антенну с сосредоточенным, узкие радиоволновой ширину луча, что позволяет более точно нацеливание радиосигналов. [ Править ] Наиболее часто упоминается во время космических полетов , [ править ] эти антенны также используются во всю Земле , наиболее успешно в квартире, на открытых площадках , где нет гор сорвать радиоволны. [ необходима цитата ] Напротив, антенна с низким коэффициентом усиления ( LGA ) - это всенаправленная антенна.с широкой шириной луча радиоволн, что позволяет сигналу достаточно хорошо распространяться даже в горных регионах и, следовательно, является более надежным независимо от местности. Антенны с низким коэффициентом усиления часто используются в космических кораблях в качестве резервной антенны с высоким коэффициентом усиления , которая передает гораздо более узкий луч и поэтому чувствительна к потере сигнала. [1]
Все практические антенны являются, по крайней мере, в некоторой степени направленными, хотя обычно рассматривается только направление в плоскости, параллельной земле, и практические антенны могут легко быть всенаправленными в одной плоскости. Наиболее распространенные типы являются Яги антенны , в лог-периодическую антенну , а на угловой отражатель антенны , [ править ] , которые часто в сочетании и коммерчески продается как жилые телевизионные антенны . В ретрансляторах сотовой связи часто используются внешние направленные антенны, чтобы обеспечить более сильный сигнал, чем можно получить на стандартном сотовом телефоне . Ресиверы спутникового телевидения обычно используютпараболические антенны . Для длинных и средних длин волн частот , башня массивы используются в большинстве случаев в качестве направленных антенн .
Принцип работы [ править ]
При передаче антенна с высоким коэффициентом усиления позволяет передавать большую часть передаваемой мощности в направлении приемника, увеличивая силу принимаемого сигнала. При приеме антенна с высоким коэффициентом усиления улавливает больше сигнала, снова увеличивая силу сигнала. Благодаря взаимности эти два эффекта равны: антенна, которая делает передаваемый сигнал в 100 раз сильнее (по сравнению с изотропным излучателем ), также будет улавливать в 100 раз больше энергии, чем изотропная антенна при использовании в качестве приемной антенны. Вследствие своей направленности направленные антенны также посылают меньше (и принимают меньше) сигналов с направлений, отличных от главного луча. Это свойство можно использовать для уменьшения помех.
Есть много способов сделать антенну с большим усилением; наиболее распространенными являются параболические антенны , спиральные антенны , антенны яги и фазированные решетки меньших антенн любого типа. Рупорные антенны также могут быть сконструированы с высоким коэффициентом усиления, но встречаются реже. Возможны и другие конфигурации - в обсерватории Аресибо используется комбинация линейного фидера с огромным сферическим отражателем (в отличие от более обычного параболического отражателя) для достижения чрезвычайно высокого коэффициента усиления на определенных частотах.
Усиление антенны [ править ]
Усиление антенны часто упоминается в отношении гипотетической антенны, излучающей одинаково во всех направлениях, - изотропного излучателя . Это усиление, измеряемое в децибелах , называется дБи. Сохранение энергии требует, чтобы антенны с высоким коэффициентом усиления имели узкие лучи . Например, если антенна с высоким коэффициентом усиления делает 1 Вт передатчик выглядеть как передатчик 100 ватт, то луч может охватывать не более 1 / 100 неба ( в противном случае от общего количества энергии , излучаемой во всех направлениях бы подводить к более чем мощность передатчика, что невозможно). В свою очередь, это означает, что антенны с высоким коэффициентом усиления должны быть физически большими, поскольку в соответствии с дифракционным пределом, чем уже желаемый луч, тем больше должна быть антенна (измеряется в длинах волн).
Усиление антенны также можно измерить в дБд, что представляет собой усиление в децибелах по сравнению с направлением максимальной интенсивности полуволнового диполя. В случае антенн типа Yagi это более или менее соответствует усилению, которое можно было бы ожидать от тестируемой антенны без учета всех ее директоров и отражателя. Важно не путать дБи и дБд; они отличаются на 2,15 дБ, причем показатель дБи выше, поскольку диполь имеет усиление 2,15 дБ по сравнению с изотропной антенной.
Усиление также зависит от количества элементов и настройки этих элементов. Антенны можно настроить так, чтобы они резонировали в более широком диапазоне частот, но при прочих равных условиях это будет означать, что усиление антенны ниже, чем у антенны, настроенной на одну частоту или группу частот. Например, в случае широкополосных телевизионных антенн падение усиления особенно велико в нижней части полосы телевизионной передачи. В Великобритании эта нижняя треть телевизионного диапазона известна как группа А; см. график усиления, сравнивающий сгруппированные антенны с широкополосной антенной того же размера / модели.
На усиление также могут влиять другие факторы, такие как апертура (область, из которой антенна собирает сигнал, почти полностью зависит от размера антенны, но для небольших антенн может быть увеличена путем добавления ферритового стержня ) и эффективность (опять же, зависит от размера, но также удельное сопротивление используемых материалов и согласование импеданса). Эти факторы легко улучшить, не изменяя другие характеристики антенн, или случайно улучшить те же факторы, которые увеличивают направленность, и поэтому обычно не подчеркиваются.
Приложения [ править ]
Антенны с высоким коэффициентом усиления обычно являются самым большим компонентом зондов для дальнего космоса, а радиоантенны с максимальным усилением представляют собой физически огромные сооружения, такие как обсерватория Аресибо . Сеть Deep Space Network использует 35-метровые антенны с длиной волны около 1 см. Эта комбинация дает усиление антенны около 100000000 (или 80 дБ, как обычно измеряется), что делает передатчик примерно в 100 миллионов раз сильнее, а приемник - примерно в 100 миллионов раз более чувствительным, при условии, что цель находится в пределах луча . Этот луч может покрывать не более одной стомиллионной (10 −8 ) части неба, поэтому требуется очень точное наведение.
Использование высокого усиления и связи в миллиметровом диапазоне при усилении WPAN увеличивает вероятность одновременного планирования беспрепятственных передач в локализованной области, что приводит к огромному увеличению пропускной способности сети. Однако оптимальное планирование одновременной передачи - это NP-трудная проблема. [2]
Галерея [ править ]
 | Этот раздел содержит неэнциклопедическую или чрезмерную галерею изображений . ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Параболическая антенна - 70-метровая антенна в Голдстоуне
Спиральная антенна
Волновой канал . Слева направо элементы, установленные на стреле, называются отражателем, ведомым элементом и директором. Отражатель легко идентифицируется: он немного (на 5%) длиннее ведомого элемента, а директор немного (на 5%) короче.
Гигантский радар с фазированной антенной решеткой на Аляске
Роговая антенна Холмдела в Холмделе, Нью-Джерси . Созданный для поддержки программы спутниковой связи Echo [3], он позже использовался в экспериментах, которые выявили космическое фоновое излучение, пронизывающее Вселенную. [4]
Космический корабль " Вояджер-2" . HGA (параболическая антенна) представляет собой большой объект в форме чаши.
Ранний пример (1922 г.) направленного AM-радиопередатчика, построенного для WOR , затем в Нью-Джерси и нацеленного на Нью-Йорк и Филадельфию.
См. Также [ править ]
- Радиолюбительская радиопеленгация
- Усиление антенны
- Кантенна
- Кардиоидный
- Антенна Кассегрена
- Отражатель кассегрена
- Рамочная антенна
- Всенаправленная антенна
- Параболическая антенна
- Фазированная антенная решетка
- Радиопеленгатор
- Модель распространения радиоволн , подраздел "Антенна"
Ссылки [ править ]
- ^ "Антенна с низким усилением - Оксфордский справочник" . Цитировать журнал требует
|journal=( помощь ) - ^ Билал, Мухаммед; и другие. (2014). «Схемы расписания с временным интервалом для одновременной передачи с несколькими переходами в сетях WPAN с направленной антенной». ETRI Journal . 36 (3): 374–384. arXiv : 1801.06018 . DOI : 10.4218 / etrij.14.0113.0703 .
- ↑ Crawford, AB, DC Hogg и LE Hunt (июль 1961 г.). «Проект Эхо: Рупорная антенна с отражателем для космической связи». Технический журнал Bell System : 1095–1099.CS1 maint: multiple names: authors list (link)
- ^ "Служба национальных парков: астрономия и астрофизика (рупорная антенна)" . 2001-11-05. Архивировано из оригинала на 2008-05-12 . Проверено 23 мая 2008 .
Внешние ссылки [ править ]
- Что такое высокий и низкий коэффициент усиления?
