Kiến thức cơ bản về đo lường anten

https://www.whwireless.com/

Dự kiến ​​25 phút để đọc xong

Kiến thức cơ bản về đo lường ăng-ten liên quan đến nhiều khía cạnh, bao gồm chức năng ăng-ten, thông số hiệu suất, phương pháp đo và môi trường thử nghiệm. Sau đây là giải thích chi tiết về kiến ​​thức cơ bản về đo lường ăng-ten:

1ã Chức năng của ăng-ten

Ăng-ten là thành phần chính của hệ thống liên lạc không dây và các chức năng chính của nó bao gồm:

Bức xạ định hướng hoặc thu tín hiệu sóng vô tuyến: Ở trạng thái truyền, ăng-ten chuyển đổi năng lượng điện từ tần số cao trong đường truyền thành sóng điện từ trong không gian trống; Ở trạng thái tiếp nhận, sóng điện từ trong không gian tự do được chuyển hóa thành năng lượng điện từ tần số cao trong đường truyền.

Chuyển đổi năng lượng: Ăng-ten cần chuyển đổi hiệu quả năng lượng sóng dẫn hướng được truyền bởi hệ thống cấp nguồn thành năng lượng sóng điện từ hoặc chuyển đổi năng lượng sóng điện từ nhận được thành tín hiệu hiện tại.

⢠Tính định hướng: Ăng-ten có thể phát hoặc nhận sóng điện từ theo hướng có hướng, tập trung chúng theo hướng mong muốn nhiều nhất có thể.

Phân cực: Ăng-ten phải có khả năng phát hoặc nhận sóng điện từ có độ phân cực được chỉ định.

2ã Thông số hiệu suất của ăng-ten

Các thông số hoạt động của ăng-ten là chỉ số quan trọng để đo lường hiệu suất của ăng-ten, chủ yếu bao gồm:

Mức tăng: Đề cập đến khả năng khuếch đại tín hiệu thu được của ăng-ten, thường liên quan chặt chẽ đến tính định hướng.

Tính định hướng: Mô tả cường độ năng lượng bức xạ của ăng-ten theo một hướng cụ thể so với trạng thái bức xạ đa hướng của nó.

Hiệu suất: bao gồm hiệu suất bức xạ của ăng-ten và hiệu suất tổng thể, trong đó hiệu suất xem xét tổn thất ăng-ten và hiệu suất tổng thể xem xét tổn thất tổng thể như tổn thất dây dẫn và điện môi của ăng-ten.

Trở kháng: Tỷ lệ điện áp trên dòng điện tại cực đầu vào ăng-ten, là tải của hệ thống lộ và yêu cầu trở kháng phù hợp tốt với hệ thống lộ.

Tỷ lệ sóng thường trực (VSWR): phản ánh mức độ phù hợp giữa ăng-ten và hệ thống thu sóng.

Phân cực: Phương pháp phân cực mà ăng-ten phát ra hoặc nhận sóng điện từ.

Dải tần hoạt động: Dải tần trong đó ăng-ten có thể hoạt động bình thường.

3ã Phương pháp đo ăng-ten

Việc đo các thông số ăng-ten thường được thực hiện bằng các thiết bị như máy đo cường độ trường, máy đo công suất, máy đo trở kháng hoặc máy phân tích mạng cũng như các thiết bị kiểm tra chuyên dụng như ăng-ten tiêu chuẩn. Các phương pháp đo bao gồm:

Đo mô hình hướng bức xạ: Bằng phương pháp ăng ten cố định hoặc phương pháp ăng ten quay, đo cường độ bức xạ của ăng ten theo các hướng khác nhau và vẽ mô hình hướng bức xạ.

Đo mức khuếch đại: Sử dụng phương pháp so sánh, so sánh ăng-ten được kiểm tra với ăng-ten tiêu chuẩn có mức tăng đã biết để xác định mức tăng của ăng-ten được kiểm tra.

Đo trở kháng: Sử dụng phương pháp cầu, phương pháp đường đo hoặc phương pháp tần số quét để đo trở kháng đầu vào của ăng-ten.

4ã Môi trường thử nghiệm

Để đo chính xác các thông số hiệu suất của ăng-ten, cần cung cấp một môi trường thử nghiệm lý tưởng, thường yêu cầu:

⢠Mặt đất bằng phẳng và thoáng đãng: Không có rào chắn hoặc tấm phản xạ kim loại để giảm tác động đến quá trình truyền sóng điện từ.

⢠Khoảng cách đo kiểm vừa đủ: Khoảng cách giữa ăng ten đo kiểm và ăng ten phụ phải lớn hơn khoảng cách đo kiểm tối thiểu của ăng ten để giảm sai số đo do lệch pha của sóng điện từ tới khẩu độ của ăng ten đo kiểm. ⢠Buồng không phản xạ (buồng không phản xạ vi sóng): Lớp lót của phòng được làm bằng vật liệu hấp thụ hình răng sắc nhọn, có thể hấp thụ hầu hết năng lượng điện từ tới sáu bức tường của căn phòng và mô phỏng không gian trống có điều kiện thử nghiệm tốt.

Nguyên lý ăng-ten

Nguyên lý ăng-ten chủ yếu liên quan đến sự bức xạ và thu sóng điện từ, cũng như sự chuyển đổi năng lượng giữa sóng dẫn hướng và sóng không gian tự do. Sau đây là giải thích chi tiết về nguyên lý ăng-ten:

1ã Định nghĩa và chức năng

Định nghĩa: Ăng-ten là thiết bị có khả năng phát sóng điện từ một cách hiệu quả theo một hướng cụ thể trong không gian hoặc thu sóng điện từ một cách hiệu quả từ một hướng cụ thể trong không gian.

Chức năng: Ăng-ten đóng vai trò cốt lõi trong hệ thống thông tin không dây, có nhiệm vụ chuyển đổi dòng điện tần số cao (hoặc sóng dẫn hướng) thành sóng điện từ và phát ra không gian hoặc thu và chuyển đổi sóng điện từ trong không gian thành dòng điện tần số cao.

2ã Nguyên tắc hoạt động

1. Cảm ứng điện từ và bức xạ điện từ:

Nguyên lý làm việc của ăng-ten chủ yếu dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ và bức xạ điện từ. Khi dòng điện tần số cao đi qua ăng-ten, nó sẽ tạo ra các điện trường và từ trường khác nhau xung quanh ăng-ten. Theo lý thuyết trường điện từ của Maxwell, “điện trường biến thiên sẽ tạo ra từ trường và từ trường biến thiên sẽ tạo ra điện trường”. Bằng cách liên tục kích thích nó, tín hiệu không dây sẽ được truyền đi.

Ở đầu phát, ăng-ten chuyển đổi dòng điện tần số cao thành sóng điện từ và phát chúng vào không gian; Ở đầu thu, ăng-ten thu sóng điện từ trong không gian và chuyển chúng thành dòng điện tần số cao.

2. Chuyển đổi năng lượng:

Ăng-ten đóng vai trò là bộ chuyển đổi năng lượng, hoàn thành quá trình chuyển đổi năng lượng giữa sóng dẫn hướng (hoặc dòng điện tần số cao) và sóng không gian tự do. Ăng-ten phát chuyển đổi sóng dẫn đường thành sóng không gian tự do, trong khi ăng-ten thu chuyển đổi sóng không gian tự do thành sóng dẫn đường.

3. Tính định hướng và phân cực:

Ăng-ten có tính định hướng nhất định và có thể phát hoặc nhận sóng điện từ theo hướng định hướng. Điều này có nghĩa là ăng-ten có khả năng bức xạ hoặc thu sóng mạnh hơn theo các hướng cụ thể, trong khi khả năng yếu hơn ở các hướng khác.

Chế độ phân cực của ăng-ten cũng là một trong những đặc điểm quan trọng của nó, quyết định trạng thái phân cực của ăng-ten khi phát hoặc thu sóng điện từ.

3ã Loại ăng-ten và đặc điểm

Ăng-ten có thể được phân loại theo các tiêu chí phân loại khác nhau, bao gồm tính chất hoạt động, mục đích, đặc điểm ăng-ten, phân bố dòng điện, dải tần, sóng mang và hình dạng.

Các loại ăng-ten phổ biến bao gồm ăng-ten trạm gốc di động, ăng-ten phát sóng, ăng-ten radar, ăng-ten WIFI, ăng-ten điện thoại di động, v.v. Mỗi ăng-ten có các kịch bản ứng dụng cụ thể và đặc tính hiệu suất.

4ã Thiết kế và tối ưu hóa ăng-ten

Hình dạng, kích thước, vật liệu và các yếu tố khác của ăng-ten đều có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của ăng-ten. Do đó, việc thiết kế ăng-ten cần xem xét toàn diện nhiều yếu tố, bao gồm tần số hoạt động, hướng bức xạ, chế độ phân cực, yêu cầu khuếch đại, v.v.

Trong quá trình thiết kế, phần mềm mô phỏng thường được sử dụng để mô phỏng và tối ưu hóa nhằm đảm bảo ăng-ten có thể đáp ứng được yêu cầu thiết kế.

Ăng-ten là gì?

Ăng-ten là một thiết bị điện tử dùng để phát hoặc nhận sóng điện từ một cách hiệu quả trong giao tiếp không dây. Nó là thành phần không thể thiếu trong hệ thống không dây, chịu trách nhiệm chuyển đổi sóng dẫn hướng (chẳng hạn như dòng điện trong đường dây truyền tải) thành sóng vô tuyến (sóng điện từ lan truyền trong không gian trống) hoặc chuyển sóng vô tuyến thành sóng dẫn hướng .

Các chức năng cụ thể của ăng-ten bao gồm:

1. Bức xạ và thu sóng: Ở đầu phát, ăng-ten chuyển đổi dòng điện tần số cao trong các thiết bị điện tử thành sóng vô tuyến và phát các sóng này ra không gian xung quanh. Ở đầu thu, ăng-ten thu sóng vô tuyến trong không gian và chuyển chúng thành dòng điện tần số cao để các thiết bị điện tử xử lý tiếp.

2. Chuyển đổi năng lượng: Ăng-ten là phương tiện chuyển đổi năng lượng, có thể chuyển đổi năng lượng điện của các thiết bị điện tử thành năng lượng sóng vô tuyến hoặc chuyển đổi năng lượng của sóng vô tuyến thành năng lượng điện.

3. Tính định hướng: Nhiều ăng-ten được thiết kế với tính định hướng cụ thể, nghĩa là chúng có thể phát hoặc nhận sóng vô tuyến hiệu quả hơn theo các hướng cụ thể. Ăng-ten định hướng có thể giúp cải thiện hiệu quả liên lạc, giảm nhiễu và tăng khoảng cách liên lạc.

4. Phân cực: Sự phân cực của ăng-ten đề cập đến hướng của trường điện từ mà nó phát ra hoặc nhận sóng vô tuyến. Các phương pháp phân cực phổ biến bao gồm phân cực ngang, phân cực dọc, phân cực tròn và phân cực elip. Các phương pháp phân cực khác nhau có thể có những ưu điểm và hạn chế khác nhau trong giao tiếp.

5. Phối hợp trở kháng: Để truyền và nhận sóng vô tuyến một cách hiệu quả, ăng-ten cần phải có trở kháng phù hợp với đường truyền (chẳng hạn như bộ tiếp sóng). Điều này có nghĩa là trở kháng đầu vào của ăng-ten phải phù hợp với trở kháng đặc tính của đường truyền để giảm phản xạ và tổn thất năng lượng trong quá trình truyền.

Có nhiều loại ăng-ten khác nhau, bao gồm nhưng không giới hạn ở ăng-ten lưỡng cực, ăng-ten vòng, ăng-ten parabol, ăng-ten xoắn ốc, ăng-ten mảng, v.v. Mỗi ăng-ten có các kịch bản ứng dụng cụ thể và đặc tính hiệu suất, chẳng hạn như độ lợi, tính định hướng, tần số phản hồi, chế độ phân cực, v.v.

https://www.whwireless.com/